[發明專利]基于反鐵磁材料的突觸器件及其調控方法

在審

• 申請號: 202010065473.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN113140673A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 蔡佳林;曾中明;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G06N3/063
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

1.一種基于反鐵磁材料的突觸器件，其特征在于，包括：

襯底；

反鐵磁功能層，設置于所述襯底上；

突觸前電極，設置于所述反鐵磁功能層上，用于接入第一脈沖電流，以使所述反鐵磁功能層的磁矩從初始方向翻轉至垂直方向，以增大所述反鐵磁功能層的電阻，其中所述初始方向與所述垂直方向相互垂直；

突觸后電極，設置于所述反鐵磁功能層上，用于接入第二脈沖電流，以使所述反鐵磁功能層的磁矩從所述垂直方向翻轉至所述初始方向，以減小所述反鐵磁功能層的電阻。

2.根據權利要求1所述的基于反鐵磁材料的突觸器件，其特征在于，所述突觸前電極包括相對設置的第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極的連線方向與所述反鐵磁功能層的磁矩的初始方向平行。

3.根據權利要求2所述的基于反鐵磁材料的突觸器件，其特征在于，所述突觸后電極包括相對設置的第三電極和第四電極，所述第三電極和所述第四電極的連線方向與所述反鐵磁功能層的磁矩的初始方向垂直。

4.根據權利要求1所述的基于反鐵磁材料的突觸器件，其特征在于，所述反鐵磁功能層為包括包括單層反鐵磁薄膜層或多層反鐵磁薄膜層。

5.根據權利要求1所述的基于反鐵磁材料的突觸器件，其特征在于，所述反鐵磁功能層包括反鐵磁薄膜層和設置于所述反鐵磁薄膜層上的重金屬層。

6.根據權利要求4或5所述的基于反鐵磁材料的突觸器件，其特征在于，所述反鐵磁薄膜層的材料為如下任意一種：MnO、NiO、CoO、IrMn、FeMn、PtMn、CrMn、PdMn、PdPtMn、CrPtMn、PdCrO₂、MnCO₃、MnF₂、FeF₂、Mn₂Au、CuMnAs。

7.一種如權利要求1至6任一項所述的基于反鐵磁材料的突觸器件的調控方法，其特征在于，所述調控方法包括：

將第一脈沖電流通過突觸前電極注入至所述反鐵磁功能層中，其中所述第一脈沖電流的注入方向與所述反鐵磁功能層的磁矩的初始方向平行；

控制注入的第一脈沖電流的數量，以使得所述反鐵磁功能層的電阻增大至第一預設值。

8.根據權利要求7所述的基于反鐵磁材料的突觸器件的調控方法，其特征在于，所述調控方法還包括：

將第二脈沖電流通過突觸后電極注入至所述反鐵磁功能層中，其中所述第二脈沖電流的注入方向與所述反鐵磁功能層的磁矩的初始方向相垂直；

控制注入的第二脈沖電流的數量，以使得所述反鐵磁功能層的電阻減小至第二預設值。

9.根據權利要求8所述的基于反鐵磁材料的突觸器件的調控方法，其特征在于，所述調控方法還包括：

將所述反鐵磁功能層的磁矩的初始方向設置為與所述第一脈沖電流方向平行；

交替向所述反鐵磁功能層中注入第一脈沖電流和第二脈沖電流，其中第一脈沖電流的波形為三角波，所述第二脈沖電流的波形為方波。

10.根據權利要求8所述的基于反鐵磁材料的突觸器件的調控方法，其特征在于，所述調控方法還包括：

將所述反鐵磁功能層的磁矩的初始方向設置為與所述第一脈沖電流方向垂直；

交替向所述反鐵磁功能層中注入第一脈沖電流和第二脈沖電流，其中第一脈沖電流和所述第二脈沖電流的波形均為方波。