[发明专利]基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器

权利要求书

1.一种基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，包括：薄膜结构、电压源以及电流源；

所述薄膜结构包括：从上到下依次叠加的顶电极层、反铁磁层、参考层、氧化物层、自由层、拓扑绝缘体层、高介电衬底以及底电极层；

所述电压源的一端与所述顶电极层连接；所述电压源的另一端与所述底电极层连接；所述电流源与所述拓扑绝缘体层连接。

2.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述顶电极层、所述反铁磁层、所述参考层、所述氧化物层、所述自由层、所述拓扑绝缘体层、所述高介电衬底以及所述底电极层中任一个的厚度为纳米级。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述顶电极层、所述反铁磁层、所述参考层、所述氧化物层、所述自由层、所述拓扑绝缘体层、所述高介电衬底以及所述底电极层中任两个之间的以最大面相互接触耦合。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述电流源用于向所述拓扑绝缘体层输出正电流或负电流以驱动所述自由层进行读写操作。

5.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述电压源用于向所述高介电衬底施加可控电压，以实现所述自由的层铁磁薄膜垂直磁各向异性的控制；

所述电压源还用于向所述拓扑绝缘体层施加可控电压以增强所述拓扑绝缘体层的自旋-动量锁定的表面态在导电通道的占比并减小所述自由层的铁磁薄膜磁矩翻转所需的电流。

6.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

当所述电流源向所述拓扑绝缘体薄膜层输入不同方向的电流时，所述自由层的铁磁薄膜的磁矩相应地发生不同方向的翻转，基于隧穿磁阻效应；通过所述自由层与所述参考层的铁磁薄膜磁矩的相对方向确定存储器处于反平行工作状态或平行工作状态。

7.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述参考层具有固定的磁化方向。

8.根据权利要求7所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述自由层的磁化方向与参考层的磁化方向平行或反平行。

9.根据权利要求1所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述反铁磁层用于增强所述参考层的磁各向异性以及磁化方向。

10.根据权利要求1至9任一项所述的基于拓扑自旋的电控磁各向异性磁性随机存储器，其特征在于，

所述自由层为钴铁硼、铁硼、钴铁、铁和赫斯勒合金的其中之一或任意组合。