[發明專利]一種存儲模式可切換的磁隨機存儲器及制造方法

在審

• 申請號: 202110770061.6
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113488583A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王開友;盛宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/08;H01L43/12;G11C11/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開提供了一種存儲模式可切換的隨機存儲器，應用于數據存儲技術領域，包括：兩個電磁部，用于接入電流，磁記錄部，設置在該兩個電磁部之間，該磁記錄部包括自旋軌道耦合層和磁性隧道結，該自旋軌道耦合層，用于在該電流的作用下，產生自旋流，該兩個電磁部，還用于在該自旋流的作用下，產生兩個磁矩指向相反的磁疇，該磁性隧道結，用于基于該兩個磁矩指向相反的磁疇產生磁疇壁，釘扎區，設置在每個該電磁部與該磁記錄部之間，截斷區，設置在每個所述電磁部，位于與所述釘扎區相對的一側，該磁性隧道結，還用于在該自旋流的作用下，驅動該磁疇壁進行往復運動，實現磁矩的定向反轉，該電磁部還用于在該電流的作用下，使磁疇壁在其中湮滅。

技術領域

本公開涉及數據存儲技術領域，尤其涉及一種存儲模式可切換的隨機存儲器及其制造方法。

背景技術

隨著信息技術的不斷發展，所產生的以及所依賴的數據量成爆炸式增長。作為數據載體的存儲器因而得到了廣泛的應用。存儲器的性能包括：寫入和讀取速度、能耗、耐久性、存儲密度以及安全性。

自旋軌道矩磁電阻式隨機存儲器(SOT-MRAM，Spin-Orbit TorqueMagnetoresistive Random Access Memory)是利用磁矩翻轉進行隨機存儲的磁性隨機存取存儲器，其具有高速讀寫能力、高集成度以及接近無限次重復寫入的優點。在該器件中，利用自旋軌道耦合產生自旋流，進而誘導磁體的磁矩翻轉。然而，磁矩在電流作用下的翻轉方向是隨機的，而有效的數據存儲需要磁矩的定向翻轉，現有技術無法實現磁矩的定向翻轉。

發明內容

本公開的主要目的在于提供一種存儲模式可切換的隨機存儲器及其制造方法，可實現存儲器中磁矩的定向翻轉，即數據的寫入，實現存儲器中磁性狀態的讀取，即數據的讀取，實現可擦寫模式到只讀模式的電控切換，即模式可切換。

為實現上述目的，本公開實施例第一方面提供一種存儲模式可切換的隨機存儲器，包括：

兩個電磁部，用于接入電流；

磁記錄部，設置在所述兩個電磁部之間，所述磁記錄部包括自旋軌道耦合層和磁性隧道結；

所述自旋軌道耦合層，用于在所述電流的作用下，產生自旋流；

所述兩個電磁部，還用于在所述自旋流的作用下，產生兩個磁矩指向相反的磁疇；

所述磁性隧道結，用于基于所述兩個磁矩指向相反的磁疇產生磁疇壁；

釘扎區，設置在每個所述電磁部與所述磁記錄部之間；

截斷區，設置在每個所述電磁部，位于與所述釘扎區相對的一側；

所述磁電阻隧道結，還用于在所述自旋流的作用下，驅動所述磁疇壁進行往復運動，實現磁矩的定向翻轉。

在本公開一實施例中，所述磁電阻隧道結包括：第一磁性層、隧穿層和第二磁性層；

所述第一磁性層，設置在所述自旋軌道耦合層上，用于產生所述磁疇壁；

所述隧穿層，設置在所述第一磁性層上，用于與第一磁性層和所述第二磁性層形成隧穿磁電阻；

所述第二磁性層，設置在所述隧穿層上，用于記錄所述第一磁性層磁性的變化。

在本公開一實施例中，其特征在于，所述第一磁性層和所述第二磁性層具有垂直各向異性。

在本公開一實施例中，所述磁電阻隧道結還包括：

固化層，設置于所述第二磁性層上，用于固定所述第二磁性層的磁化方向。

在本公開一實施例中，所述自旋軌道耦合層的材料為具有自旋耦合效應的金屬材料或拓撲絕緣體材料。

在本公開一實施例中，所述隨機存儲器的形狀為U形。