[发明专利]磁阻随机存取存储器

说明书

一种磁存储器件包括：芯元件；包围芯元件的自由层；包围自由层的阻挡层；以及包围阻挡层的参考层。芯元件的两端分别电耦合至第一电极和第二电极。自由层的磁化方向可以在沿着芯元件流动的电流的影响下在第一方向和第二方向之间切换。阻挡层包括电绝缘材料。参考层电耦合到第三电极。参考层的磁化方向保持沿第一方向或第二方向。

技术领域

本申请涉及磁阻随机存取存储器(MRAM)的领域，并且更具体地，涉及自旋霍尔效应MRAM(SHE-MRAM)及其使用方法。。

背景技术

基于自旋霍尔效应(SHE)的磁阻随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性存储器，其具有低写入电流、快速读取速度和零泄漏。SHE-MRAM包括邻近重金属设置的磁隧道结(MTJ)。MTJ包括参考层、隧道阻挡层和自由层，其中隧道阻挡层夹在参考层和自由层之间。隧道阻挡层包括薄绝缘层。参考层和自由层是铁磁性的。在SHE-MRAM器件的操作中，参考层的磁化方向是固定的，而自由层的磁化方向是可切换的。自由层的磁化方向用于存储信息。

发明内容

在本公开的一个方面中，磁存储器件包括芯元件、自由层、阻挡层和参考层。自由层包围芯元件。阻挡层包围自由层。参考层包围阻挡层。芯元件包括金属材料，并且芯元件的两端分别电耦合至第一电极和第二电极。自由层的磁化方向可以在沿着芯元件流动的电流的影响下在第一方向和第二方向之间切换。阻挡层包括电绝缘材料。参考层电耦合到第三电极。参考层的磁化方向保持沿第一方向或第二方向。

在本公开的另一方面中，一种存储器件，包括第一电极、第二电极和第三电极。一种用于操作存储器件的方法包括：经由第三电极向存储器件施加读取输入电流；分别经由第一电极和第二电极读取第一输出电流和第二输出电流；以及对第一输出电流和第二输出电流之间的差与阈值进行比较，以确定存储在存储器件中的数据是否可信。

在本公开的另一方面中，另一磁存储器件包括多个存储单元。多个存储单元围绕公共中心轴设置。多个存储单元中的每一个包括金属层、与金属层相邻的自由层、与自由层相邻的阻挡层、以及与阻挡层相邻的参考层。自由层设置在金属层和阻挡层之间。阻挡层设置在自由层和参考层之间。金属层包括金属材料。金属层的两端分别电耦合至第一电极和第二电极。自由层的磁化方向可以在沿着金属层流动的电流的影响下在第一方向和第二方向之间切换。阻挡层包括电绝缘材料。参考层电耦合到第三电极。参考层的磁化方向保持沿第一方向或第二方向。

本领域技术人员可以根据本公开的说明书、权利要求书和附图来理解本公开的其他方面。

附图说明

图1A和图1B示出了自旋霍尔效应磁阻随机存取存储器(SHE-MRAM)器件的示意性结构图；

图2A、图2B、图2C和图2D示出了根据本公开的实施例的另一种SHE-MRAM器件的示意性结构图；

图3示出了根据本公开的另一实施例的另一种SHE-MRAM器件的示意性结构图；

图4A和图4B示出了根据本公开的另一实施例的两个SHE-MRAM器件的示意性结构图；以及

图5A、图5B和图5C示出了根据本公开的另一实施例的多个SHE-MRAM器件的示意性结构图。

具体实施方式

下面结合附图描述本公开的实施例的技术方案。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一些实施例，而非全部。本领域技术人员基于本公开的实施例在没有做出创造性劳动的情况下所获得的其他实施例都落在本公开的保护范围内。