[发明专利]磁阻器件、包括该磁阻器件的信息存储装置及其操作方法

说明书

技术领域

实例实施方式涉及包括磁阻器件的信息存储装置及操作信息存储装置的方法。

背景技术

非易失性信息存储装置即使在电源被切断时也保持纪录的信息。常规非易失性信息存储装置的示例包括硬盘驱动器(HDD)、非易失性随机存取存储器(RAM)等。

通常，HDD是具有旋转的机械器件的存储器件，旋转的机械器件会磨损并可能失效，这种失效的可能性导致相对低的可靠性。

常规非易失性RAM的示例是闪存。尽管闪存器件并不使用旋转的机械器件，但是相对于HDD相比，闪存器件具有较低的读写速度、较短的寿命和较小的存储容量。此外，闪存器件具有相对高的制造成本。

另一类型的信息存储装置利用磁性材料的磁畴壁的移动。磁畴是在铁磁材料中磁矩沿一方向布置的微小磁性区域。磁畴壁是具有不同磁化方向的相邻磁畴之间的边界区域。磁畴和磁畴壁可以通过供应电流到磁轨道而移动。信息存储装置具有相对大的存储容量，但不使用旋转的机械器件，可以通过利用磁畴和磁畴壁的移动来实现。

发明内容

示例性实施例提供了磁阻器件及包括该磁阻器件的信息存储装置。

示例性实施例还提供了操作信息存储装置的方法。

额外的方案将在以下的描述中部分阐述，并部分将通过该描述变得明显，或者可以通过实践这里讨论的示例性实施例而习知。

至少一个示例性实施例提供了一种信息存储装置。根据至少此示例性实施例，信息存储装置包括：磁轨道和磁畴壁移动单元。磁轨道包括多个磁畴以及在每对相邻磁畴之间的磁畴壁。磁畴壁移动单元构造为移动至少磁畴壁。信息存储装置还包括磁阻器件，该磁阻器件构造为读取记录在磁轨道上的信息。磁阻器件包括：钉扎层，具有固定的磁化方向；自由层；以及分隔层。自由层设置在钉扎层与磁轨道之间并具有易磁化轴(magnetization easy axis)，该易磁化轴不平行于钉扎层的磁化方向。分隔层布置在钉扎层与自由层之间。

根据至少一些示例性实施例，钉扎层可以具有面内磁各向异性，而自由层具有垂直磁各向异性。

当钉扎层和自由层具有面内磁各向异性时，钉扎层的固定磁化方向和自由层的易磁化轴可以彼此垂直或基本垂直。可选地，钉扎层的固定磁化方向和自由层的易磁化轴可以形成锐角或钝角。

当自由层具有面内磁各向异性时，自由层的易磁化轴可以根据形状各向异性来确定。在此情况下，自由层的短轴(minor axis)长度(x)与长轴(major axis)长度(y)之间的比例(x/y)可以满足1/10≤x/y＜1。

根据至少一些示例性实施例，自由层的易磁化轴可以垂直于磁轨道。可选地，自由层的易磁化轴可以平行于磁轨道。磁轨道可以具有面内磁各向异性。可选地，磁轨道可以具有垂直磁各向异性。

根据至少一些示例性实施例，信息存储装置还可以包括在磁轨道与自由层之间的绝缘层。

磁轨道与自由层之间的距离可以在约1nm至约1000nm之间。

信息存储装置还可以包括写单元，该写单元构造为将信息记录在磁轨道上。

至少一个其它的示例性实施例提供了一种磁阻器件，包括：钉扎层；自由层；以及分隔层。钉扎层具有固定的磁化方向，自由层具有垂直于钉扎层的磁化方向的易磁化轴。分隔层布置在钉扎层与自由层之间。钉扎层和自由层之一具有面内磁各向异性，而钉扎层和自由层中的另一个具有垂直磁各向异性。

根据至少某些示例性实施例，钉扎层可以具有面内磁各向异性，自由层可以具有垂直磁各向异性。

至少一个其它示例性实施例提供了用于信息存储装置的信息读取方法。该信息存储装置包括：磁轨道和磁畴壁移动单元。磁轨道具有多个磁畴以及在每对相邻的磁畴之间的磁畴壁。磁畴壁移动单元构造为移动至少磁畴壁。信息存储装置还包括磁阻器件，该磁阻器件构造为读取记录在磁轨道上的信息。根据至少此示例性实施例，该方法包括：移动磁轨道的磁畴壁；以及测量磁阻器件的电阻的变化，该变化是由于磁畴壁的杂散场引起的。

根据至少某些示例性实施例，磁阻器件可以包括：钉扎层，具有固定的磁化方向；自由层，设置在钉扎层与磁轨道之间；以及分隔层，在钉扎层与自由层之间。自由层可以具有易磁化轴，其不平行于钉扎层的固定的磁化方向。自由层的磁化方向会由于磁畴壁的杂散场而变化。

根据至少某些示例性实施例，钉扎层和自由层可以具有面内磁各向异性。在此情况下，钉扎层的固定磁化方向和自由层的易磁化轴可以彼此垂直。可选地，钉扎层的固定磁化方向和自由层的易磁化轴可以形成锐角或钝角。