[發明專利]全相變自旋非易失存儲單元

有效

• 申請號: 201610010917.9
• 申請日: 2016-01-09
• 公開（公告）號: CN106960904B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 李黃龍;張子陽;施路平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 王賽

本發明提供一種全相變自旋非易失存儲單元，包括磁固定層、間隔層、磁自由層。所述磁固定層、間隔層以及磁自由層依次層疊設置，所述間隔層設置在所述磁固定層和磁自由層之間，且該間隔層分別與所述磁固定層和磁自由層接觸設置。所述磁固定層、所述磁自由層的材料均為界面相變材料，所述界面相變材料包括兩種體相變材料交替層疊設置。

技術領域

本發明涉及一種相變自旋非易失存儲單元。

背景技術

存儲器是信息產業中重要的組成部件之一，如何發展新型的低成本、高密度、速度快、長壽命的非易失存儲器一直是信息產業研究的重要方向。目前常用的非易失存儲器包括相變存儲器以及磁存儲器。相變存儲器是一種非磁性存儲器，其在存儲過程中，利用相變材料的非晶態（高阻態）和晶態（低阻態）兩種狀態間阻值的變化進行數據存儲。相變存儲器雖然能提供比傳統DRAM更高的可擴展性，卻存在寫次數有限、讀寫性能不對稱等問題。而且由于改變相變存儲器狀態需要的延時和能量都比較高，使得其在寫操作性能和功耗方面處于劣勢。磁存儲器雖然具有高的集成度，卻存在讀寫延遲較高的問題，而且目前磁存儲器的材料比較復雜，導致目前磁存儲器的成本都較高。

相變材料廣泛用于可擦寫光盤中，且已經作為新一代非易失隨機存儲器的主要材料投入生產中。相變材料可以被看作是一種通用存儲材料。雖然相變材料在光存儲和電存儲技術中有廣泛的應用，在磁存儲技術（利用自旋）中仍沒有得到應用。這主要是因為，相變材料本身不具有磁性，但可以通過摻雜磁性元素使得相變材料獲得磁性，然而這種方法獲得的磁性相變材料居里溫度較低（遠低于室溫），在室溫下磁性消失，抑制了這種磁性相變材料在室溫下工作的器件中的應用。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種可以在室溫條件下工作的全相變自旋非易失存儲單元。

一種全相變自旋非易失存儲單元，包括磁固定層、間隔層、磁自由層；所述磁固定層、間隔層以及磁自由層依次層疊設置，所述間隔層設置在所述磁固定層和磁自由層之間，且該間隔層分別與所述磁固定層和磁自由層接觸設置；所述磁固定層、所述磁自由層的材料均為界面相變材料，所述界面相變材料包括兩種體相變材料交替層疊設置。

相較于現有技術，本發明提供的全相變自旋非易失存儲單元采用界面相變材料作為所述磁固定層及所述磁自由層的材料，該界面相變材料可以在室溫條件下保持磁性，從而使該全相變自旋非易失存儲單元可以在室溫條件下正常工作，易于商業化應用。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的全相變自旋非易失存儲單元的結構示意圖。

圖2為本發明實施中界面相變材料結構示意圖。

圖3為本發明實施例a提供的全相變自旋非易失存儲單元的結構示意圖。

圖4為本發明實施例b提供的全相變自旋非易失存儲單元的結構示意圖。

圖5為本發明施例提供的全相變自旋非易失存儲單元作為非易失數字存儲器寫入數據的工作原理示意圖。

圖6為本發明實施例提供的全相變自旋非易失存儲單元作為非易失數字存儲器讀出數據的工作原理示意圖。

圖7為本發明實施例提供的全相變自旋非易失存儲單元作為憶阻器讀寫數據的工作原理示意圖。

主要元件符號說明