[发明专利]磁存储器及其提供方法和编程方法

权利要求书

1.一种磁存储器，包括：

多个双磁性结，所述多个双磁性结的每个包括第一参考层、第一非磁性间隔层、自由层、第二非磁性间隔层和第二参考层，所述自由层是磁性的，并且位于所述第一非磁性间隔层和所述第二非磁性间隔层之间，所述第一非磁性间隔层在所述第一参考层和所述自由层之间，所述第二非磁性间隔层在所述第二参考层和所述自由层之间；以及

至少一个自旋轨道相互作用(SO)有源层，邻近于所述多个双磁性结的每个的所述第一参考层，所述至少一个自旋轨道相互作用有源层被配置为由于电流被在平面内驱动从而与所述至少一个自旋轨道相互作用有源层和所述第一参考层之间的方向垂直地穿过所述至少一个自旋轨道相互作用有源层而在所述第一参考层上施加自旋轨道相互作用扭矩并且被配置为在没有所述电流时不在所述第一参考层上施加自旋轨道相互作用扭矩，所述自由层被配置为利用被驱动经过所述双磁性结的自旋转移写入电流而转换，所述第一参考层具有被配置为通过至少所述自旋轨道相互作用扭矩改变的磁矩。

2.如权利要求1所述的磁存储器，其中所述自由层具有自由层磁矩，所述自由层磁矩具有沿着易磁化轴的多个稳定态，其中所述第一参考层的所述磁矩通过至少所述自旋轨道相互作用扭矩从所述易磁化轴倾斜非零的角度。

3.如权利要求1所述的磁存储器，其中所述第二参考层具有附加参考层磁矩，其中所述第一参考层的所述磁矩被配置为通过所述自旋轨道相互作用扭矩而改变为用于写入操作的双态和用于读取操作的反双态。

4.如权利要求3所述的磁存储器，其中所述自由层具有自由层磁矩，所述自由层磁矩具有沿着易磁化轴的多个稳定态，其中所述第一参考层的所述磁矩在没有所述自旋轨道相互作用扭矩的情况下沿着所述易磁化轴是稳定的。

5.如权利要求3所述的磁存储器，其中所述自由层具有自由层磁矩，所述自由层磁矩具有沿着易磁化轴的多个稳定态，其中所述第一参考层的所述磁矩在具有所述自旋轨道相互作用扭矩的情况下沿着所述易磁化轴是稳定的，并且在没有所述自旋轨道相互作用扭矩的情况下相对于所述易磁化轴是不稳定的。

6.如权利要求1所述的磁存储器，其中所述第一参考层和所述第二参考层中的至少一个是包括多个铁磁层的合成层。

7.如权利要求1所述的磁存储器，其中所述第一非磁性间隔层和所述第二非磁性间隔层中的至少一个是隧穿势垒层。

8.如权利要求1所述的磁存储器，还包括：

自旋扩散插入层，用于所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的每个，所述自旋扩散插入层在所述第一参考层和所述至少一个自旋轨道相互作用有源层之间。

9.如权利要求8所述的磁存储器，其中所述自旋扩散插入层包括金属层、具有小于2Ω·μm²的电阻面积乘积的绝缘层以及包括第一层和第二层的多层中的至少一个，所述第一层包括第一材料，所述第二层包括不同于第一材料的第二材料。

10.如权利要求1所述的磁存储器，其中所述自旋轨道相互作用有源层邻接所述第一参考层。

11.如权利要求1所述的磁存储器，其中所述至少一个自旋轨道相互作用有源层包括A和被B掺杂的M中的至少一个，其中A包括Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Cd、In、Sb、Te、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po和At中的至少一个，M包括Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Hf、Ta、W、Re、Pt、Au、Hg、Pb、Si、Ga、GaMn和GaAs中的至少一个，B包括V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、P、S、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Te、I、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、At、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的至少一个。

12.如权利要求11所述的磁存储器，其中Ta包括非晶β-Ta。