[发明专利]相变自旋非易失存储单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变自旋非易失存储单元。

背景技术

存储器是信息产业中重要的组成部件之一，如何发展新型的低成本、高密度、速度快、长寿命的非易失存储器一直是信息产业研究的重要方向。

目前常用的非易失存储器包括相变存储器以及磁存储器。相变存储器是一种非磁性存储器，其在存储过程中，利用相变材料的非晶态（高阻态）和晶态（低阻态）两种状态间阻值的变化进行数据存储。相变存储器虽然能提供比传统DRAM更高的可扩展性，却存在写次数有限、读写性能不对称等问题。而且由于改变相变存储器状态需要的延时和能量都比较高，使得其在写操作性能和功耗方面处于劣势。磁存储器虽然具有高的集成度，却存在读写延迟较高的问题，而且目前磁存储器的材料比较复杂，导致目前磁存储器的成本都较高。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有低功耗、成本低且读写性能较好的相变自旋非易失存储单元。

一种相变自旋非易失存储单元，包括第一磁固定层、第一间隔层、磁自由层、第二间隔层、第二磁固定层、第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，所述第一磁固定层、第一间隔层、磁自由层、第二间隔层以及第二磁固定层依次层叠设置，所述第一电极设置在所述第一磁固定层上，所述第二电极设置在所述第二磁固定层上，所述第三电极和第四电极设置在所述磁自由层上且所述第三电极和第四电极间隔设置，其中，所述第一间隔层和第二间隔层的材料为相变材料，所述第一间隔层的材料为非晶态相变材料，所述第二间隔层的材料为晶态相变材料。

一种相变自旋非易失存储单元，包括磁固定层、间隔层、磁自由层、第一电极以及第二电极，所述磁固定层、间隔层以及磁自由层依次层叠设置，所述第一电极设置在所述磁固定层上，所述第二电极设置在所述磁自由层上，其中，所述间隔层的材料为相变材料，所述相变材料为晶态相变材料或非晶态相变材料。

一种相变自旋非易失存储单元，其包括：第一磁固定层、第一间隔层、磁自由层、第二间隔层、第二磁固定层、第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，所述第一磁固定层、第一间隔层、磁自由层、第二间隔层以及第二磁固定层依次层叠设置，所述第一电极设置在所述第一磁固定层上，所述第二电极设置在所述第二磁固定层上，所述第三电极和第四电极设置在所述磁自由层上且所述第三电极和第四电极间隔设置，所述第一间隔层的材料为绝缘材料，所述第二间隔层的材料的为导电材料，其中，所述第一磁固定层、磁自由层、第二磁固定层的材料为稀释型磁性相变材料，所述稀释型磁性相变材料包括相变材料以及掺杂在该相变材料中能引起磁性的元素。

一种相变自旋非易失存储单元，其包括：第一磁固定层、第一间隔层、磁自由层、第二间隔层、第二磁固定层、第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，所述第一磁固定层、第一间隔层、磁自由层、第二间隔层以及第二磁固定层依次层叠设置，所述第一电极设置在所述第一磁固定层上，所述第二电极设置在所述第二磁固定层上，所述第三电极和第四电极设置在所述磁自由层上且所述第三电极和第四电极间隔设置，其中，所述第一间隔层和第二间隔层的材料为第一相变材料，所述第一间隔层的材料为非晶态第一相变材料，所述第二间隔层的材料的为晶态第一相变材料，且所述第一磁固定层、磁自由层、第二磁固定层的材料为稀释型稀释型磁性相变材料，所述稀释型磁性相变材料包括第二相变材料以及掺杂在该第二相变材料中能引起磁性的元素。

一种相变自旋非易失存储单元，包括磁固定层、间隔层、磁自由层、第一电极以及第二电极，所述磁固定层、间隔层以及磁自由层依次层叠设置，所述第一电极设置在所述磁固定层上，所述第二电极设置在所述磁自由层上，其中，所述磁固定层以及磁自由层的材料为稀释型磁性相变材料，所述稀释型磁性相变材料包括第一相变材料以及掺杂在该相变材料中能引起磁性的元素。

相较于现有技术，本发明提供的相变自旋非易失存储单元中采用相变材料作为间隔层和或磁层的材料，大大地降低了该相变自旋非易失存储单元的功耗、制作工艺和成本，且有效地提高了该相变自旋非易失存储单元的读写性能，从而使该相变自旋非易失存储单元易于大规模的生产以及商业化应用。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的相变自旋非易失存储单元的结构示意图。

图2为本发明第一实施例a提供的相变自旋非易失存储单元的结构示意图。

图3为本发明第一实施例b提供的相变自旋非易失存储单元的结构示意图。