[发明专利]自旋电子类脑信息处理芯片

权利要求书

1.自旋电子类脑信息处理芯片，其特征在于：由基本单元扩展成二维或三维阵列构成；

所述基本单元包括三极管、自旋力矩磁振荡器或自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器、电感、电容以及二极管；所述三极管的栅极与字线相连，所述三极管的一源极与位线相连，所述三极管的另一源极与所述自旋力矩磁振荡器或自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器的底电极相连，所述自旋力矩磁振荡器或自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器的上电极分别与电压信号线V_DD，所述电感以及所述电容相连，而所述电感另一端与另一位线相连，所述电容另一端与所述二极管相连，所述二极管另一端与另一字线相连。

2.根据权利要求1所述的自旋电子类脑信息处理芯片，其特征在于：所述自旋力矩磁振荡器为自旋转移矩纳米自旋振荡器或自旋轨道矩纳米自旋振荡器；所述自旋转移矩纳米自旋振荡器由圆柱型或椭圆柱型多层磁性薄膜结构组成，包括从上至下依次的自旋转移矩纳米自旋振荡器上电极层(1.1)、自旋转移矩纳米自旋振荡器自由铁磁层(1.2)、自旋转移矩纳米自旋振荡器非磁间隔层势垒层(1.3)、自旋转移矩纳米自旋振荡器钉扎铁磁层(1.4)、自旋转移矩纳米自旋振荡器反铁磁层(1.5)及自旋转移矩纳米自旋振荡器下电极层(1.6)；

所述自旋轨道矩纳米自旋振荡器由圆柱型或椭圆柱型单层磁性薄膜和非磁性模板组成，包括从上至下依次的包含有自旋轨道矩纳米自旋振荡器上电极层(2.1)、自旋轨道矩纳米自旋振荡器非磁自旋极化层(2.2)、自旋轨道矩纳米自旋振荡器铁磁自由层(2.3)及自旋轨道矩纳米自旋振荡器下电极层(2.4)；

所述自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器包括从上至下依次的自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器上电极层、具有垂直磁化的自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器铁磁层(3.3)和产生自旋极化的自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器非磁重金属层(3.4)；所述自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器上电极层中间为凹槽，在其左右分别形成自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器左电极层(3.1)和自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器右电极层(3.2)。

3.根据权利要求2所述的自旋电子类脑信息处理芯片，其特征在于：所述圆柱型或椭圆柱型多层磁性薄膜结构直径为30nm-500nm；所述自旋转移矩纳米振荡器反铁磁层(1.5)厚度在3-10nm，所述自旋转移矩纳米振荡器自由铁磁层(1.2)厚度在0.5-5nm，所述自旋转移矩纳米振荡器钉扎铁磁层(1.4)厚度在3-15nm。

4.根据权利要求2所述的自旋电子类脑信息处理芯片，其特征在于：在所述自旋转移矩纳米自旋振荡器的上、下电极层与对应的铁磁层之间生长钽、钛或钌过渡层。

5.根据权利要求2所述的自旋电子类脑信息处理芯片，其特征在于：所述自旋轨道矩纳米自旋振荡器非磁自旋极化层(2.2)的材料为非磁性重金属Pt，Ta，W，Pd或其氧化物WOx，TaOx或重金属硒蔟化合物Bi₂Se₃、Bi₂(Te,Sb)₃。

6.根据权利要求2所述的自旋电子类脑信息处理芯片，其特征在于：所述自旋轨道矩驱动磁畴壁移动忆阻器的空间结构为哑铃状，长、宽尺寸在50-500nm，且左右两边与中部之间形成的角度为20-80度。