[发明专利]非易失性数据保持电路和数据保持系统

权利要求书

1.一种非易失性数据保持电路，所述非易失性数据保持电路被构造为存储外部锁存器的互补的易失性电荷状态，所述非易失性数据保持电路包括：

耦合的巨自旋霍尔锁存器，被构造为响应于从外部锁存器接收电荷电流产生并存储与外部锁存器的互补的易失性电荷状态对应的互补的非易失性自旋状态，并且响应于施加的读取电压产生与互补的非易失性自旋状态对应的差分电荷电流信号；

写入开关，结合到耦合的巨自旋霍尔锁存器，并且被构造为响应于睡眠信号选择性地使电荷电流能够从外部锁存器流动至耦合的巨自旋霍尔锁存器；以及

读取开关，结合到耦合的巨自旋霍尔锁存器，并且选择性地使读取电压能够施加至耦合的巨自旋霍尔锁存器，

其中，耦合的巨自旋霍尔锁存器包括：

巨自旋霍尔金属，结合到写入开关和读取开关，并且被构造为传递外部锁存器的电荷电流；

第一自旋转移力矩堆叠件，在巨自旋霍尔金属的第一侧处；以及

第二自旋转移力矩堆叠件，在巨自旋霍尔金属的与第一侧相对的第二侧处，

其中，第一自旋转移力矩堆叠件和第二自旋转移力矩堆叠件沿与巨自旋霍尔金属的延伸方向正交的方向延伸，并且被构造为产生并存储互补的非易失性自旋状态。

2.根据权利要求1所述的非易失性数据保持电路，其中，来自外部锁存器的电荷电流与外部锁存器的互补的易失性电荷状态对应。

3.根据权利要求1所述的非易失性数据保持电路，其中，写入开关包括结合到巨自旋霍尔金属的相对的两端并结合到外部锁存器的第一输出和第二输出的第一写入开关和第二写入开关。

4.根据权利要求1所述的非易失性数据保持电路，其中，巨自旋霍尔金属包括β钽、铂和/或铜铋。

5.根据权利要求1所述的非易失性数据保持电路，其中，响应于流过巨自旋霍尔金属的电荷电流，第一自旋转移力矩堆叠件被构造为呈现具有平行构造的磁矩，第二自旋转移力矩堆叠件被构造为呈现具有反平行构造的磁矩，

其中，即使当没有功率提供到非易失性数据保持电路时，第一自旋转移力矩堆叠件和第二自旋转移力矩堆叠件也被构造为保持它们的平行构造和反平行构造。

6.根据权利要求5所述的非易失性数据保持电路，其中，第一自旋转移力矩堆叠件的平行构造和第二自旋转移力矩堆叠件的反平行构造与存储在第一自旋转移力矩堆叠件和第二自旋转移力矩堆叠件处的互补的非易失性自旋状态对应。

7.根据权利要求1所述的非易失性数据保持电路，其中，第一自旋转移力矩堆叠件和第二自旋转移力矩堆叠件中的每个包括：

自由层，包括磁性材料，并且被构造为基于巨自旋霍尔效应响应于与流过巨自旋霍尔金属的电荷电流对应的自旋电流，并且被构造为呈现与产生的自旋电流在方向上基本正交的自由磁矩；

固定层，包括磁性材料，并且呈现未受由流过巨自旋霍尔金属的电荷电流造成的漏磁场的影响的固定磁矩；

非磁性层，在自由层与固定层之间，并且被构造为将自由层的自由磁矩与固定层的固定磁矩磁性地隔离，并且被构造为保持在自由磁矩与固定磁矩的方向性上的任何存在的差异。

8.根据权利要求7所述的非易失性数据保持电路，其中，第一自旋转移力矩堆叠件的自由磁矩与第二自旋转移力矩堆叠件的固定磁矩平行。

9.根据权利要求7所述的非易失性数据保持电路，其中，响应于流过巨自旋霍尔金属的电荷电流，第一自旋转移力矩堆叠件的自由层被构造为呈现与对应的固定层的固定磁矩平行的第一自由磁矩，第二自旋转移力矩堆叠件的自由层被构造为呈现与对应的固定层的固定磁矩反平行的第二自由磁矩。

10.根据权利要求7所述的非易失性数据保持电路，其中，非磁性层包括一个或更多个结晶的MgO和非晶氧化铝，

其中，第一自旋转移力矩堆叠件和第二自旋转移力矩堆叠件的自由层中的每个包括CoFeB、Fe和CoFe中的一个或更多个。