[发明专利]一种低功耗磁性多阻态存储单元

摘要

本发明一种低功耗磁性多阻态存储单元，从下到上由厚度为0～20nm的反铁磁条状薄膜，厚度为0～3nm的第一铁磁金属，厚度为0～2nm的第一氧化物，厚度为0～3nm的第二铁磁金属，厚度为0～20nm的第一合成反铁磁层和厚度为10～200nm第一电极构成；反铁磁条状薄膜两端分别镀有第二电极和第三电极；位于反铁磁条状薄膜上方的五层物质构成磁性隧道结。本发明可实现多阻态存储，其应用不再仅限于单比特存储和逻辑运算领域，可推广至类脑计算等领域；采用单向电流写入数据，简化存储器和逻辑电路设计，提高电路集成度，降低存储单元的功耗，有利于减少工艺的复杂度和制造成本；采用不同的支路写入数据，便于对不同数据的写入操作进行独立的优化和设计。

主权项

1.一种低功耗磁性多阻态存储单元，其特征是：该存储单元从下到上由厚度为0～20nm的反铁磁条状薄膜，厚度为0～3nm的第一铁磁金属，厚度为0～2nm的第一氧化物，厚度为0～3nm的第二铁磁金属，厚度为0～20nm的第一合成反铁磁层和厚度为10～200nm的第一电极共六层构成；反铁磁条状薄膜的两端分别镀有第二电极和第三电极；其中，位于反铁磁条状薄膜上方的五层物质构成磁性隧道结；低功耗磁性多阻态存储单元的数据写入过程包括两种情形：第一种情形是磁性隧道结的电阻由低变高，第二种情形是磁性隧道结的电阻由高变低；其中第一种情形通过在第二电极和第三电极之间施加单向电流实现，第二种情形通过在第一电极和第二电极之间或者第一电极和第三电极之间施加单向电流实现；在第一种情形下，如果写入电流被撤除，磁性隧道结的电阻将稳定在最高值、最低值或二者之间，具体的阻值与写入电流的大小和持续时间有关；在第二种情形下，如果电流持续时间足够长，磁性隧道结的电阻将达到并稳定在最低值；完整的写入方式应该保证两条支路能够分别实现写入操作的两种情形，为此需要为每一条支路选择固定不变的写入电流方向，即，两条支路的写入电流均是单向的。