[发明专利]磁电随机存储单元及具有其的磁电随机存储器

权利要求书

1.一种磁电随机存储单元，其特征在于，包括：

底电极层；

形成在所述底电极层之上的铁电氧化物层；

形成在所述铁电氧化物层之上的铁磁自由层；

形成在所述铁磁自由层之上的隔离层；和

形成在所述隔离层之上的铁磁固定层，

其中，所述铁磁自由层、所述隔离层和所述铁磁固定层构成具有磁阻效应的夹层结构，所述铁磁自由层和所述底电极层分别作为所述铁电氧化物层的上下电极而对所述铁电氧化物层施加电场，其中所述电场的方向垂直于所述铁电氧化物层，所述铁电氧化物层在所述电场的作用下通过磁电耦合控制所述铁磁自由层中磁化方向转动以使得所述夹层结构的电阻变化。

2.根据权利要求1所述的磁电随机存储单元，其特征在于，还包括：

一层或多层反铁磁钉扎层，所述反铁磁钉扎层设置在所述铁磁固定层的上方，用于固定所述铁磁固定层中的磁化方向。

3.根据权利要求1或2所述的磁电随机存储单元，其特征在于，所述铁电氧化物层包括以下材料中的任一种：具有(011)或(111)取向的钛酸钡、锆钛酸铅、铁酸铋、钛酸铋-钛酸铅、铌镁酸铅-钛酸铅和铌锌酸铅-钛酸铅。

4.根据权利要求1或2所述的磁电随机存储单元，其特征在于，所述铁磁固定层和/或铁磁自由层包括以下材料中的一种或几种：Fe、Ni、Co、NiFe、CoFe、NiFeCo或含有Fe、CO、Ni的合金材料。

5.根据权利要求1或2所述的磁电随机存储单元，其特征在于，所述隔离层由非磁性材料构成。

6.根据权利要求5所述的磁电随机存储单元，其特征在于，所述非磁性材料包括：铜、铬、含有铜和铬的合金材料、氧化铝和氧化镁。

7.根据权利要求2所述的磁电随机存储单元，其特征在于，所述反铁磁钉扎层包括以下材料中的任一种：铁锰合金、镍锰合金、铂锰合金和其他含有锰的合金材料。

8.一种磁电随机存储器，其特征在于，包括：

磁电随机存储单元阵列，所述磁电随机存储单元阵列包括多个如权利要求1-7中任一项所述的磁电随机存储单元；

多个访问晶体管，每个所述访问晶体管与每个所述磁电随机存储单元的底电极层相连，且每个所述访问晶体管具有源极、栅极和漏极；

多根字线，每根所述字线与每个所述访问晶体管的栅极相连，用于控制所述访问晶体管的源极和漏极之间的通断；

多根板线，所述板线与所述字线平行，且每根所述板线与每个所述磁电随机存储单元的底电极层相连；

多根第一位线，所述第一位线与所述字线垂直，且每根所述第一位线与每个所述磁电随机存储单元的铁磁固定层相连；

多根第二位线，所述第二位线与所述字线垂直，且每根所述第二位线与每个所述访问晶体管的源极相连；以及

多根互联线，每根所述互联线的一端与每个所述访问晶体管的漏极相连，每根所述互联线的另一端分与每个所述磁电随机存储单元的铁磁自由层相连。

9.根据权利要求8所述的磁电随机存储器，其特征在于，当进行写操作时，所述字线控制相应访问晶体管的源极与漏极导通，并在相应的第二位线和板线之间施加电压以在所述铁电氧化物层和所述铁磁自由层之间发生磁电耦合，控制所述铁磁自由层的磁化方向发生偏转。

10.根据权利要求8所述的磁电随机存储器，其特征在于，当进行读操作时，通过所述第二位线和所述第一位线读取所述磁电随机存储单元的存储信息。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的磁电随机存储器，其特征在于，还包括：

与所述多根字线相连的位线选择电路，用于选定所述磁电随机存储器中的磁电随机存储单元。