[发明专利]存储单元、存储器以及数据写入方法

说明书

本申请提供一种存储单元、存储器以及数据写入方法，所述存储单元包括：一自旋轨道矩提供线；至少两个存储结构，所述存储结构位于所述自旋轨道矩提供线上，进行写操作时，每一所述存储结构具有不同的写电流。本申请在一条自旋轨道矩提供线上设置至少两个存储结构，且进行写操作时，每一所述存储结构具有不同的写电流，可以通过控制电流来得到不同的存储结构组合状态，并将存储结构的状态改变成写入态对应的状态，大幅度提高了SOT‑MRAM的存储量和单位面积上的存储密度。

技术领域

本申请涉及存储器技术领域，尤其涉及一种存储单元、存储器以及数据写入方法。

背景技术

自旋轨道力矩磁性随机存储器(Spin Orbit Torque Magnetic Random AccessMemory，简称SOT-MRAM)作为新型的存储器，写入速度快，可以达到亚纳秒写入速度。写电流密度低，可以比基于自旋转移力矩的二端器件低2个数量级。此外，SOT-MRAM的读写分离，读信息基于磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，MTJ)的隧道磁电阻TMR。

SOT-MRAM的信息写入基于自旋轨道矩(包括但不限于自旋霍尔效应，Rashba效应)，只需在自由层底部的一条写入线中通过电流即可。SOT-MRAM的写电流不经过MTJ，不会导致MTJ的耐久性问题。但是正因为其读写分离，因此至少需要两个晶体管，使得其相比自旋转移力矩磁性随机存储器(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory，简称STT-MRAM)，单位面积上的存储密度将会大大的降低，且现有的SOT-MRAM，一个存储单元只记录2个比特信息。

发明内容

本申请解决的技术问题是现有的SOT-MRAM单位面积上的存储密度较低、存储量较小。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种存储单元，包括：一自旋轨道矩提供线；至少两个存储结构，所述存储结构位于所述自旋轨道矩提供线上，进行写操作时，每一所述存储结构具有不同的写电流。

在本申请的一些实施例中，每一所述存储结构的尺寸均相同，且每一所述存储结构底部的自旋轨道矩提供线的宽度不同。

在本申请的一些实施例中，所述自旋轨道矩提供线的一端与MOS管的漏极电连接，另一端与源线电连接，且每一所述存储结构通过单向选择器电连接至不同位线。

在本申请的一些实施例中，所述自旋轨道矩提供线的材料包括非磁重金属材料、拓扑绝缘体材料与反铁磁导体材料中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，所述非磁重金属材料包括Pt、Ta、W、Ru、Ir、Ti、Bi的至少一种，所述拓扑绝缘体材料包括Bi、Te、Se中的至少两种，所述反铁磁导体材料包括Pt、Mn、Ir中的至少两种。

在本申请的一些实施例中，所述存储结构包括依次层叠分布的自由层、隧道层及参考层，所述自由层和所述参考层的磁化方向均与所述自旋轨道矩提供线的长度方向平行。

在本申请的一些实施例中，所述自由层和所述参考层的磁化方向均与所述写电流的方向之间的夹角大于或等于60°，或者小于或等于30°。

在本申请的一些实施例中，所述存储结构包括依次层叠分布的自由层、隧道层及参考层，所述自由层和所述参考层的磁化方向均与所述自旋轨道矩提供线的长度方向垂直。

在本申请的一些实施例中，所述存储结构包括依次层叠分布的自由层、隧道层、参考层、非磁性金属层和磁化层，所述自由层的和所述参考层的磁化方向均与所述自旋轨道矩提供线的长度方向垂直，所述磁化层提供与所述自旋轨道矩提供线的长度方向平行的磁场。