[实用新型]一种磁电存储器存储单元结构

说明书

本实用新型涉及一种磁电存储器存储单元结构，包括磁电材料层、上电极层、端电极层、衬底层；所述磁电材料层包括铁电‑反铁磁材料层、设置于铁电‑反铁磁材料层下面的铁磁材料层、所述铁磁材料层中间设置有绝缘层、所述铁磁材料层下端与衬底层相连；所述上电极层设置于铁电‑反铁磁材料层上端；所述端电极层设置于铁磁材料层两端。本实用新型通过铁磁材料层和反铁磁材料界面的偏置效应调控铁磁材料层的磁化取向，并制成多铁隧道结(MTJ)，把电极化和磁性的变化转变为高、低电阻的变化，其开关电阻比(RON/OFF)可达300，这种方法获得的存储器存储信号具有很强辨识度，而且功耗很小。

技术领域

本实用新型涉及信息存储领域，特别是一种磁电存储器存储单元结构。

背景技术

传统的半导体存储器的控制栅和悬浮金属栅之间存在着库伦电荷，它们之间较强的库伦斥力使得两个栅必须用一层很厚的绝缘层隔离起来才能保证泄漏电流降至最小，从而延长电荷在释放或存储时通过氧化层势垒的时间，增加了读取和存储功耗。而磁电存储器作为新型存储器，不仅存取速度快、功耗小，而且集动态RAM、磁盘存储和高速缓冲存储器功能于一身，是动态存储器研究领域的一个研究热点。它既可以是电写磁读出的方式，也可以是磁写电读出的方式。然而当前磁电存储器单元大多采用的是铁电/铁磁的三明治结构，由于强烈的界面束缚作用，导致写入和读出能量较高，产生较高的功耗，只能通过采用更先进的光刻、镀膜工艺来获得更小的界面残余应力等，这一点大大增加了工艺成本。而且，在纳米尺度下磁电存储器单元的输出电压和磁信号很微弱，直接读出电压或磁信号有困难，需要对信号进行放大等处理，对数据的读出造成了很大不便。

实用新型内容

针对上述的技术问题，本实用新型提供了一种磁电存储器存储单元结构。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种磁电存储器存储单元结构，包括磁电材料层、上电极层、端电极层、衬底层；所述磁电材料层包括铁电-反铁磁材料层、设置于铁电-反铁磁材料层下面的铁磁材料层、所述铁磁材料层中间设置有绝缘层、所述铁磁材料层下端与衬底层相连；所述上电极层设置于铁电-反铁磁材料层上端；所述端电极层设置于铁磁材料层两端。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述的铁电-反铁磁材料层的材质选自BiFeO3、Ti掺杂BiFeO3、Mn掺杂BiFeO3中的任一种。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述的铁磁材料层的材质选自半金属的La0.7Sr0.3MnO3。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述上电极层的材质选自Au电极。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述端电极层的材质选自Pd、Au、Pt电极中的任一种。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述衬底层的材质选自(100)取向的SrTiO3单晶。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述绝缘层的厚度为2～10nm。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述铁磁材料层的厚度为2～10nm。

优先的，在上述的磁电存储器存储单元结构中，所述铁电-反铁磁材料层的厚度为100～600nm。

综上所述，本实用新型具有如下优点：