[发明专利]一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器

权利要求书

1.一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于，包括金属电极(2)、磁性隧道结(1)、产生自旋霍尔效应的重金属层(3)、绝缘层(4)、产生偏置磁场的磁性层(5)；绝缘层(4)设于磁性层(5)与重金属层(3)之间；磁性隧道结(1)连接于重金属层(3)上方或下方；金属电极(2)通过磁性隧道结(1)与重金属层(3)相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述磁性隧道结(1)包括垂直固定层I(101)、耦合层(102)、垂直固定层II(103)、隧穿层(104)、垂直记录层(105)；若磁性隧道结连于重金属层上方，则垂直记录层(105)、隧穿层(104)、垂直固定层II(103)、耦合层(102)、垂直固定层I(101)自下而上依次堆叠连接；若磁性隧道结连于重金属层下方，则垂直固定层II(103)、耦合层(102)、垂直固定层I(101)、隧穿层(104)、垂直记录层(105)自下而上依次堆叠连接。

3.根据权利要求2所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述垂直固定层I(101)、垂直固定层II(103)、垂直记录层(105)的磁化方向为在膜层内或垂直于膜层。

4.根据权利要求2所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述垂直固定层I(101)、垂直固定层II(103)、和耦合层(102)组成SAF结构，其中，耦合层(102)为反铁磁耦合层；SAF结构由两层磁性材料与反铁磁耦合层组成；两层磁性材料被反铁磁耦合层分开，并通过反铁磁耦合层的层间相互作用实现磁化方向的反向排列。

5.根据权利要求2所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述隧穿层(104)包括一层或多层绝缘层，其材料含有氧化镁、氧化铝、氧化铝镁、氧化钽、氧化钛、氧化钆、氧化铪、氧化锆、氧化镓、氧化钪、氧化钒、氧化锌、氧化镁锌、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氮化硼或氮化铝。

6.根据权利要求2所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述垂直固定层I(101)、垂直固定层II(103)、垂直记录层(105)的材料含有铁、钴、镍、铁钴合金，以及上述元素或合金与硼、铂、钯、锆、铪、钽、钛、钒、铬、钨、钼、铌组成的合金，以及上述元素或合金与硼、锆、铪、钽、钛、钒、铬、钨、钼、铌组成的多层膜的一种或几种组合。

7.根据权利要求1所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述产生自旋霍尔效应的重金属层(3)的材料含有铂、钯、钽或钨。

8.根据权利要求1所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述产生偏置磁场的磁性层(5)的材料含有钴、铁、镍、铂、钯、硼、铪、锆、钽、铌、钒、钛、钼、钨，以及包含上述材料的合金，以及由上述元素及合金组成的多层膜结构的一种或几种组合。

9.根据权利要求1所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述绝缘层(4)的材料含有氧化镁、氧化铝、氧化铝镁、氧化钽、氧化钛、氧化钆、氧化铪、氧化锆、氧化镓、氧化钪、氧化钒、氧化锌、氧化镁锌、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化硅、氮化硅、氮化硼或氮化铝。

10.根据权利要求4所述的一种自旋霍尔效应辅助的磁性随机存储器，其特征在于：所述反铁磁耦合层的材料含有钌、铑、铼、铱、铜、银、金，以及包含上述材料的合金。