[發(fā)明專利]磁電阻器件以及改變其阻態(tài)的方法、突觸學(xué)習(xí)模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011637866.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112864314B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢國忠;王迪;林淮;劉龍;劉宇;呂杭炳;謝常青;李泠;劉明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12;G11C11/16
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

1.一種磁電阻器件，包括沿預(yù)設(shè)方向依次排列的頂電極(101)、鐵磁參考層(102)、隧穿層(103)、鐵磁自由層(104)、自旋軌道耦合層(105)、底電極(106)；其中

所述自旋軌道耦合層(105)包括交替分布的第一厚度區(qū)(1051)和第二厚度區(qū)(1052)，所述第一厚度區(qū)(1051)和第二厚度區(qū)(1052)的厚度不同；

所述鐵磁自由層(104)中包括釘扎區(qū)(202)，所述釘扎區(qū)(202)的位置與所述第一厚度區(qū)(1051)的位置一一對應(yīng)；

其中，所述自旋軌道耦合層(105)和所述鐵磁自由層(104)之間形成強(qiáng)弱不同的反對稱交換作用，所述自旋軌道耦合層(105)中厚度越大的地方反對稱交換作用越大。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電阻器件，其中所述第一厚度區(qū)(1051)的厚度大于所述第二厚度區(qū)(1052)的厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電阻器件，還包括DMI增強(qiáng)層(107)，其中所述DMI增強(qiáng)層(107)位于所述隧穿層(103)和所述鐵磁自由層(104)之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁電阻器件，其中所述DMI增強(qiáng)層(107)的材料包括以下至少之一：Ti、Cu、W、Ta、Al。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電阻器件，其中所述鐵磁自由層(104)中包括N個釘扎區(qū)(202)，所述磁電阻器件包括N+2個阻態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電阻器件，其中：

所述鐵磁參考層(102)的材料包括以下至少之一：CoFeB、CoFe、Co/Pt復(fù)合材料；

所述鐵磁自由層(104)的材料包括以下至少之一：CoFeB、CoFe、Co/Pt復(fù)合材料；

所述隧穿層(103)的材料包括以下至少之一：MgO、Al₂O₃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電阻器件，其中所述自旋軌道耦合層(105)的材料包括以下至少之一：W、Ta、Pt。

8.一種改變權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的磁電阻器件阻態(tài)的方法，包括：

對所述磁電阻器件通入調(diào)制驅(qū)動電流，其中所述調(diào)制驅(qū)動電流作用于所述自旋軌道耦合層(105)；

通過改變所述調(diào)制驅(qū)動電流特性改變所述磁電阻器件的阻態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，改變所述調(diào)制驅(qū)動電流特性包括：

改變所述調(diào)制驅(qū)動電流的以下至少之一：脈寬、脈沖幅值、脈沖數(shù)量、脈沖方向。

10.一種包含權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的磁電阻器件的突觸學(xué)習(xí)模塊，包括：

訓(xùn)練單元，用于根據(jù)前神經(jīng)元信號與后神經(jīng)元信號的到達(dá)順序、以及所述前神經(jīng)元信號與所述后神經(jīng)元信號之間的時間間隔產(chǎn)生寫入脈沖；

突觸器件，包括所述磁電阻器件；其中所述磁電阻器件的頂電極(101)、底電極(106)與所述訓(xùn)練單元連接。