[发明专利]多功能磁性随机存储单元、存储器及设备

权利要求书

1.一种多功能磁性随机存储单元，其特征在于，包括自旋轨道耦合层、设于所述自旋轨道耦合层上的至少一个磁隧道结以及外加磁场，其中，所述至少一个磁隧道结的自由层受到DMI效应作用；

当向所述自旋轨道耦合层输入第一自旋轨道矩电流时，所述磁隧道结的阻态与自旋轨道矩电流的方向对应；当向所述自旋轨道耦合层输入第二自旋轨道矩电流时，所述磁隧道结的阻态发生改变；

所述第一自旋轨道矩电流小于第一临界电流，所述第二自旋轨道矩电流大于第一临界电流且小于第二临界电流，所述第一临界电流和所述第二临界电流根据所述外加磁场的强度和所述DMI效应的强度确定；或者，

所述第一自旋轨道矩电流大于第二临界电流，所述第二自旋轨道矩电流大于第一临界电流且小于第二临界电流，所述第一临界电流和所述第二临界电流根据所述外加磁场的强度和所述DMI效应的强度确定。

2.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，当所述自旋轨道耦合层输入正向的第一自旋轨道矩电流时，所述磁隧道结的阻态为第一阻态，当所述自旋轨道耦合层输入反向的第一自旋轨道矩电流时，所述磁隧道结的阻态为第二阻态。

3.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，所述磁隧道结为椭圆形，所述第一自旋轨道矩电流包括沿自旋轨道耦合层长度或宽度方向输入的第一电流；

所述第二自旋轨道矩电流包括沿所述椭圆形长轴或短轴输入的第二电流。

4.根据权利要求3所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，所述自旋轨道耦合层长度方向包括相向的第一方向和第二方向，宽度方向包括相向的第三方向和第四方向；

第二电流为沿所述第一方向或第二方向输入的子电流和沿所述第三方向或第四方向输入的子电流复合得到的。

5.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，

所述存储单元包括提供所述外加磁场或等效为所述外加磁场的磁场发生装置。

6.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，

所述磁隧道结包括自上而下依次设置的固定层、势垒层和自由层，所述固定层、势垒层和自由层的至少之一的截面为梯形，用于提供所述外加磁场。

7.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，

所述自旋轨道耦合层的材料为反铁磁材料，所述自旋轨道耦合层与所述自由层形成交换偏置场，用于提供所述外加磁场。

8.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，

所述磁隧道结包括磁性材料层，用于提供所述外加磁场。

9.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，

所述磁隧道结具有能够形成形状各向异性场的形状，用于提供所述外加磁场的等效磁场。

10.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，

所述自由层具有梯度的垂直各向异性，用于提供所述外加磁场的等效磁场。

11.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，所述DMI效应的强度为0.1-3mJ/m²。

12.根据权利要求1所述的多功能磁性随机存储单元，其特征在于，进一步包括控制电路；

所述控制电路用于读取所述磁隧道结的阻态，根据所述磁隧道结的阻态和待写入数据确定所述磁隧道结的阻态是否需要改变，若是，向自旋轨道耦合层输入第二电流使所述磁隧道结的阻态改变以写入所述待写入数据。

13.一种多功能磁性随机存储器，其特征在于，包括阵列排布的多个如权利要求1-12任一项所述的多功能磁性随机存储单元。

14.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器和/或所述存储器包括如权利要求1-12任一项所述的多功能磁性随机存储单元。