[发明专利]一种低功耗的磁性随机存储器及其写入、读取方法

权利要求书

1.一种低功耗的磁性随机存储器，由自旋轨道矩材料层、自由层、隧穿层、参考层、钉扎层和电极组成，其特征在于：在所述的自旋轨道矩材料层和自由层之间加入反铁磁绝缘体层，用于传导并放大自旋流；

所述的反铁磁绝缘体层的材料为绝缘、并对自旋流有放大作用的反铁磁，包括：NiO_x、CrO_x、CoO_x、NiFe_xO_y、FeO_x、MnO_x、YFe_xO_y，以降低翻转电流密度，另外，其电绝缘性避免电流分流，从而进一步降低功耗。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗的磁性随机存储器，其特征在于：反铁磁绝缘体层的材料进一步限定为：NiO、Cr₂O₃、CoO、NiFe₂O₄、MnO、Fe₂O₃、YIG。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗的磁性随机存储器，其特征在于：所述的电极，是由自由层侧面引出，与读取线形成闭合回路，在读取数据时电流不流经自旋轨道耦合材料层，以进一步减少焦耳热的产生。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗的磁性随机存储器，其特征在于：所述的存储器进一步包括设置在自由层底部的传输层，用于所述电极的引出，在读取数据时电流不流经自旋轨道耦合材料层，以进一步减少焦耳热的产生。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的低功耗的磁性随机存储器的写入方法，其特征在于：包括写入平行状态和反平行状态的过程，对应分别数字“0”和“1”；写入数据“0”时，电流通过写入电极VDD1流经自旋轨道矩材料层，产生正向电流Iwrite，从而产生垂直于膜面的自旋流，随后，自旋流流入反铁磁绝缘体层被放大并传导至自由层，用于翻转自由层的磁矩排列状态，实现平行状态的写入过程；反之，写入数据“1”时，在自旋轨道耦合材料层产生负向电流，实现反平行状态的写入。

6.一种如权利要求1至4任一项所述的低功耗的磁性随机存储器的读取方法，其特征在于：电流由读取电极流经隧道结，再由另一电极形成闭合回路，实现数据读取操作；读取过程电流由自由层一侧或传输层流出，不再流经自旋轨道耦合材料层。