[发明专利]基于斯格明子的自旋忆阻突触器件

权利要求书

1.一种基于斯格明子的自旋忆阻突触器件，其特征在于，包括：

两端口存在自旋霍尔角的重金属层；

位于所述重金属层上的磁性自由层；所述磁性自由层被划分为隧道结区和斯格明子存储区域，所述隧道结区和所述斯格明子存储区之间设置有阻碍斯格明子自由移动的阻隔件；

依次设置于所述隧道结区上的绝缘势垒层、磁性钉扎层和金属顶电极；

其中，所述金属顶电极被配置为连接初始化电流以在所述隧道结区产生斯格明子，所述重金属层被配置为连接写入电流以驱动斯格明子在所述隧道结区和所述斯格明子存储区之间移动，所述金属顶电极还被配置为连接读出电流以读取所述隧道结区的电导。

2.根据权利要求1所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述阻隔件为位于所述磁性自由层上的高垂直磁各向异性势垒层，所述高垂直磁各向异性势垒层在所述磁性自由层的宽度方向上的长度未完全覆盖所述磁性自由层。

3.根据权利要求2所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述高垂直磁各向异性势垒层的材料为CoFeB/MgO、Fe/MgO、[Co/Pt]、FeB/MgO或Co。

4.根据权利要求3所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述高垂直磁各向异性势垒层的厚度为1nm～100nm。

5.根据权利要求1所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述阻隔件为设置于所述磁性自由层中的纳米线，所述纳米线的一端连接所述隧道结区，另一端连接所述斯格明子存储区。

6.根据权利要求5所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述纳米线的线宽设置为在其边界作用下只能允许单个斯格明子通过。

7.根据权利要求6所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述纳米线的线宽为20nm～10μm。

8.根据权利要求1-7任一所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述重金属层的材料为Pt或Ta；所述磁性自由层的材料为CoFeB、Fe、[Co/Pt]、FeB或Co；所述绝缘势垒层的材料为MgO、TiO₂、Al₂O₃或MgAlO；所述磁性钉扎层包括由下至上依次设置的第一磁性层、反铁磁耦合间隔层和第二磁性层，所述第一磁性层和第二磁性层的材料分别选自Co、Fe、[Co/Pt]、CoFeB、CoFe、FeB或NiFe，所述反铁磁耦合间隔层的材料为Ru或W；所述金属顶电极的材料为Pt、Ta、Cr、Au或Ti。

9.根据权利要求8所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述重金属层的厚度为2nm～10nm，所述磁性自由层的厚度为0.5nm～3nm，所述绝缘势垒层的厚度为0.5nm～3nm，所述磁性钉扎层的厚度为2nm～10nm，所述金属顶电极的厚度为10nm～100nm。

10.根据权利要求1-7任一所述的自旋忆阻突触器件，其特征在于，所述重金属层与所述磁性自由层等宽，所述重金属层在长度方向上从所述磁性自由层的两端延伸出。