[發明專利]磁化翻轉的磁電耦合器件、存儲單元、存儲陣列及存儲器

有效

• 申請號: 202110453269.5
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113206190B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 尉國棟;熊亦昂;林曉陽;柳洋;趙巍勝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/06;H01L43/10;H01L27/22
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 單曉雙;董驍毅

1.一種磁化翻轉的磁電耦合器件，其特征在于，包括：

壓電材料層，包括壓電耦合系數高于設定閾值的壓電材料；

多鐵材料層；以及

電極控制模塊，通過第一電場控制所述壓電材料層的電極化翻轉，通過第二電場控制所述多鐵材料層的電極化翻轉；

其中，所述電極控制模塊，包括：

底端電極，設于所述壓電材料層遠離所述多鐵材料層的一側；

導電氧化物層，位于所述壓電材料層和所述多鐵材料層之間；以及

磁性單元，位于所述多鐵材料層遠離所述壓電材料層的一側；

其中，所述底端電極與所述導電氧化物層外接一第一電源，進而形成所述第一電場；所述導電氧化物層與所述磁性單元外接一第二電源，進而形成所述第二電場。

2.根據權利要求1所述的磁電耦合器件，其特征在于，所述磁性單元包括鐵磁材料，并呈圓柱狀。

3.根據權利要求1所述的磁電耦合器件，其特征在于，所述磁性單元包括：

相對設置的一對金屬條狀電極；所述第二電源與其中一個金屬條狀電極耦接；

設于所述一對金屬條狀電極之間并逐層設置的GMR器件，所述GMR器件的一端端部與所述多鐵材料層貼合。

4.根據權利要求3所述的磁電耦合器件，其特征在于，所述GMR器件包括：

金屬層；

鐵磁參考層，位于所述金屬層下側；

鐵磁自由層，位于所述鐵磁參考層下側；以及

非磁金屬隔離層，位于所述鐵磁參考層和所述鐵磁自由層之間；其中所述鐵磁自由層與所述多鐵材料層貼合。

5.根據權利要求1所述的磁電耦合器件，其特征在于，所述磁性單元包括：

鐵磁自由層，與所述多鐵材料層貼合；

自旋軌道耦合層，位于所述鐵磁自由層上側的一端邊沿；

第一金屬層，與所述自旋軌道耦合層同層并相對設置；以及

第二金屬層，所述第二金屬層位于所述自旋軌道耦合層上方，并包括多個分支部，每個分支部的其中一部分下表面與所述自旋軌道耦合層的上表面貼合，另一部分下表面延伸出所述自旋軌道耦合層外側，并且其中一個分支部與所述第一金屬層通過一第三電源耦接。

6.根據權利要求5所述的磁電耦合器件，其特征在于，所述分支部包括三個，該三個分支部形成T型結構，所述T型結構的頭端端面與所述自旋軌道耦合層的一端端面齊平。

7.一種自旋隨機存儲單元，其特征在于，包括：

如權利要求1-6任一項所述的磁化翻轉的磁電耦合器件。

8.一種磁阻式隨機存取存儲器單元陣列，其特征在于，包括多個陣列排布的自旋隨機存取存儲器單元，每個自旋隨機存取存儲器單元包括：

如權利要求1-6任一項所述的磁化翻轉的磁電耦合器件。

9.一種自旋隨機存取存儲器，其特征在于，包括多個磁阻式隨機存取存儲器單元陣列，每個磁阻式隨機存取存儲器單元陣列包括多個陣列排布的自旋隨機存取存儲器單元，每個自旋隨機存取存儲器單元包括：

如權利要求1-6任一項所述的磁化翻轉的磁電耦合器件。