[发明专利]逻辑器件、方法、磁存储器及计算机设备

说明书

本发明提供的一种逻辑器件、方法、磁存储器及计算机设备，引入了垂直磁各向异性的铁磁体，和面内磁各向异性的铁磁相比，垂直磁各向异性铁磁的热稳定性更强，利于器件的缩小，增大器件密度；同时铁磁整体和磁电材料相接触，因此可以保证铁磁磁矩的整体一致翻转，减少逻辑错误和降低翻转延迟；进一步的本发明的器件结构更简单，其读取单元仅由垂直磁各向异性的铁磁构成，无需借助高自旋轨道耦合材料，有助于增大器件的密度、降低工艺难度和节省器件的制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种逻辑器件、方法、磁存储器及计算机设备。

背景技术

由于晶体管的尺寸已经逼近物理极限，量子隧穿效应引起的高功耗和低可靠性正在限制着器件的进一步缩小，过去行之有效的摩尔定律也渐渐地不适用于如今半导体产业的发展。在这样的背景之下，以电子的内禀自旋代替电荷作为信息载体的自旋电子器件有望代替传统的CMOS器件延续摩尔定律。对自旋电子器件而言，对磁体磁化方向的操纵以及磁体磁化状态的探测是其实现逻辑操作的关键。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于数据读写的逻辑器件；本发明的另一个目的在于提供一种数据读取和写入的方法；本发明的再一个目的在于提供一种磁存储器；本发明的再一个目的在于提供一种计算机设备。

为了达到以上目的，本发明一种用于数据读写的逻辑器件，包括：

耦合层，所述耦合层包括导体、位于每段导体之间的铁磁块，其中所述铁磁块具有垂直磁各向异性，所述铁磁块和所述导体之间是绝缘的；

磁电层，设于所述耦合层上并覆盖其中一个所述铁磁块，

电极层，设于所述磁电层远离所述耦合层的一侧表面；其中，所述电极层耦接第一电极，所述铁磁块沿垂直于所述耦合层的配置方向进行延伸的两端耦接第二电极和第三电极。

在优选的实施例中，还包括：

绝缘块，位于所述铁磁块和所述导体之间。

在优选的实施例中，所述第二电极和所述第三电极之间设有二极管，所述二极管的正极朝向靠近所述第二电极。

在优选的实施例中，所述第一电极和所述第二电极为低压电极，所述第三电极为一高压电极。

在优选的实施例中，所述低压电极为地极。

在优选的实施例中，所述磁电层多铁材料、磁致伸缩材料、电控交换偏置的磁电材料以及压电材料中的一种或多种。

本发明另一方面提供一种利用上述的逻辑器件进行数据写入的方法，包括：

获取待写入数据；

根据所述待写入数据中每个比特位的数据值依次对对应数量的逻辑器件中的导体接入高电平或低电平电压；其中形成的输入电流的方向与所述耦合层的配置方向平行。

本发明再一方面提供一种利用上述的逻辑器件进行数据读取方法，包括：

向第一至第三电极接入对应的设定电压；

通过检测所述导体中电流的方向确定当前逻辑器件存储的数据值。

本发明再一方面提供一种磁存储器，包括阵列排布的多个如上所述的逻辑器件。

本发明再一方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器和/或所述存储器包括如上所述的逻辑器件。

本发明的有益效果如下：