[发明专利]多比特存储单元、模数转换器、设备及方法

权利要求书

1.一种多比特存储单元，其特征在于，包括自旋轨道耦合层以及设于所述自旋轨道耦合层上的多个磁隧道结，所述多个磁隧道结包括多个第一磁隧道结；

所述多个第一磁隧道结沿所述自旋轨道耦合层长度方向依次排列，所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递增或递减；

所述第一磁隧道结的易磁轴方向与所述自旋轨道耦合层输入的自旋轨道矩电流的电流方向形成第一夹角，所述多个第一磁隧道结与所述电流方向形成的第一夹角的角度依次变化以使所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递增或递减；

当所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递增且所述多个第一磁隧道结与所述长度方向的第一夹角相同时，所述多个第一磁隧道结的长宽比依次递增；

当所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递减且所述多个第一磁隧道结与所述长度方向的第一夹角相同时，所述多个第一磁隧道结的长宽比依次递减。

2.根据权利要求1所述的多比特存储单元，其特征在于，所述第一磁隧道结具有形状各向异性，所述第一磁隧道结在易磁轴方向的尺寸为长度尺寸，在与所述易磁轴方向垂直方向的尺寸为宽度尺寸，所述第一磁隧道结的长度尺寸和宽度尺寸之比为长宽比，所述电流方向为所述自旋轨道耦合层的长度方向；

当所述第一夹角位于第一角度区间时，随着所述第一夹角角度的增大，对应的第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流减小；当所述第一夹角位于第二角度区间时，随着所述第一夹角角度的增大，对应的第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流增大；

当所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递增、所述第一夹角位于第一角度区间且所述多个第一磁隧道结的长宽比相同时，所述多个第一夹角沿所述长度方向依次递减；

当所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递增、所述第一夹角位于第二角度区间且所述多个第一磁隧道结的长宽比相同时，所述多个第一夹角沿所述长度方向依次递增；

当所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递减、所述第一夹角位于第一角度区间且所述多个第一磁隧道结的长宽比相同时，所述多个第一夹角沿所述长度方向依次递增；

当所述多个第一磁隧道结自由层磁矩翻转的临界电流沿所述长度方向依次递减、所述第一夹角位于第二角度区间且所述多个第一磁隧道结的长宽比相同时，所述多个第一夹角沿所述长度方向依次递减。

3.根据权利要求1所述的多比特存储单元，其特征在于，所述多个第一磁隧道结中的至少两个第一磁隧道结的第一夹角相同且长宽比不同；并且，

所述多个第一磁隧道结中的至少两个第一磁隧道结的第一夹角不同且长宽比相同；

当所述第一夹角位于第一角度区间时，多个所述第一磁隧道结的长宽比沿所述长度方向依次递减或递增，多个所述第一磁隧道结与所述长度方向形成的第一夹角沿所述长度方向依次对应的递增或递减；

当所述第一夹角位于第二角度区间时，多个所述第一磁隧道结的长宽比沿所述长度方向依次递减或递增，多个所述第一磁隧道结与所述长度方向形成的第一夹角沿所述长度方向对应的依次递增或递减。

4.根据权利要求1所述的多比特存储单元，其特征在于，所述多个磁隧道结进一步包括与所述多个第一磁隧道结分别对称设置的多个第二磁隧道结，所述第二磁隧道结与所述长度方向形成第二夹角，第二磁隧道结与所述长度方向形成的所述第二夹角与对应的第一磁隧道结与所述长度方向形成的所述第一夹角互补。

5.根据权利要求4所述的多比特存储单元，其特征在于，所述第二磁隧道结与对应的所述第一磁隧道结相邻设置。

6.根据权利要求1所述的多比特存储单元，其特征在于，进一步包括控制模块和读取模块；

所述控制模块用于响应于控制信号向所述多比特存储单元的自旋轨道耦合层输入自旋轨道矩电流；

所述读取模块用于向所述自旋轨道耦合层上设置的磁隧道结输入检测电流，根据所述检测电流的变化确定对应的磁隧道结的阻态，根据所述阻态得到与所述自旋轨道矩电流的电流密度对应的电流数据。