CN106104697B - 垂直磁各向异性磁隧道结的基准层 - Google Patents

Abstract

一种装置包括垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件。该pMTJ器件包括存储层和基准层。该基准层包括配置成产生铁磁效应的部分。该部分包括第一层、第二层和第三层。该第二层配置成在pMTJ器件的操作期间抗铁磁地(AF)耦合第一层和第三层。

Description

垂直磁各向异性磁隧道结的基准层

相关申请的交叉引用

本申请要求共同拥有的于2014年3月12日提交的美国临时专利申请No.61/951,910、以及于2014年8月15日提交的美国非临时专利申请No.14/460,731的优先权，这两篇申请的内容通过援引全部明确纳入于此。

领域

本公开一般涉及存储器设备，尤其涉及磁阻式存储器设备。

相关技术描述

技术进步已产生越来越小且越来越强大的电子设备。例如，当前存在各种移动设备，诸如无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼设备。移动设备可以是小型、轻量且易于由用户携带的。无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，无线电话可处理可执行指令，包括软件应用，诸如可被用于访问因特网的web浏览器应用。无线电话和其他移动设备可包括存储器设备以存储指令和其他信息。存储器设备可包括非易失性存储器设备，诸如磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备。

MRAM设备可包括磁隧道结(MTJ)，该MTJ具有可以通过配置MTJ的磁性质来调节的电阻值。例如，MTJ的电阻值可以通过将切换电流传递通过该MTJ以修改该MTJ的磁性质来调节。MTJ可以具有影响MTJ的操作的“优选的”磁取向(或磁各向异性)。

“面内”磁各向异性MTJ(iMTJ)可以与第一磁各向异性相关联，其中iMTJ层的磁矩基本平行于该层的表面。“垂直”磁各向异性MTJ(pMTJ)可以与第二磁各向异性相关联，其中pMTJ层的磁矩基本垂直于该层的表面。为了解说，iMTJ可以具有在相对于iMTJ的横截面的第一方向(例如，左和右)上取向的磁矩，并且pMTJ可以具有在相对于pMTJ的横截面的第二方向(例如，上和下)上取向的磁矩。与包括pMTJ的存储器设备相比，包括iMTJ的存储器设备可以与不同的性能特性(例如，不同的切换电流)相关联。

概述

垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件可包括存储层和基准层。该存储层可具有可以经由通过pMTJ的切换电流来调节的“自由”磁状态，并且该基准层可具有基准磁状态(或“固定”状态)。该基准层包括配置成产生铁磁效应的部分。例如，该部分可包括合成铁磁材料(SFi)。该部分可包括第一层、第二层和第三层。该第二层可以被配置成在该pMTJ器件的操作期间抗铁磁地(AF)地耦合该第一层和该第三层以实现pMTJ器件的垂直磁各向异性(PMA)，而同时减小或消除由该基准层在该pMTJ器件的操作期间生成的“杂散”磁场的一个或多个局部分量。

为了进一步解说，常规pMTJ器件的基准层可包括实现该pMTJ的PMA的一个或多个材料。然而，此类材料可以与能降低该pMTJ的性能的杂散双极磁场相关联。为了补偿该杂散双极磁场，合成抗铁磁材料(SAF)可以被包括在该基准层内以降低该杂散双极磁场的平均幅值。SAF可包括钴/铂(Co/Pt)接口。虽然SAF可以降低杂散双极磁场的平均幅值，但是该pMTJ器件的特定区域可经历杂散双极磁场的相对较高值(例如，局部“极大值”)。该杂散双极磁场的相对较高值可以降低该pMTJ器件的性能和可靠性。

根据本公开的基准层可以实现PMA，而同时还经由铁磁效应来减小该基准层的局部磁矩，由此局部地减小或消除杂散双极磁场。例如，该基准层的一部分的铁磁效应可以通过减少或取消该杂散双极磁场的“局部”变化来增加该杂散双极磁场的均一性。增加该杂散双极磁场的均一性可以通过提高器件可靠性(诸如通过减小或消除可以降低器件性能和可靠性的杂散双极磁场的局部“极大值”)来增强器件性能。

在特定实施例中，一种装置包括垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件。该pMTJ器件包括存储层和基准层。该基准层包括配置成产生铁磁效应的部分。该部分包括第一层、第二层和第三层。该第二层配置成在pMTJ器件的操作期间抗铁磁地(AF)耦合该第一层和该第三层。

在另一特定实施例中，一种方法包括偏置垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件以在pMTJ器件处生成磁状态。该方法进一步包括发起感测操作以使用该pMTJ器件的基准层来确定该磁状态。该基准层包括在感测操作期间产生铁磁效应的部分。该部分包括第一层、第二层和第三层。该第二层在该感测操作器间抗铁磁地(AF)耦合该第一层和该第三层。

在另一特定实施例中，一种装备包括垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件。该pMTJ器件包括用于生成可配置磁状态的装置和用于生成基准磁状态的装置。该用于生成基准磁状态的装置包括用于产生铁磁效应的装置。该用于产生铁磁效应的装置包括用于生成第一磁场的装置、用于生成第二磁场的装置，以及用于抗铁磁地(AF)耦合该用于生成第一磁场的装置和该用于生成第二磁场的装置的装置。

在另一特定实施例中，一种计算机可读介质存储可由处理器执行的指令。该计算机可读介质包括垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件。该pMTJ器件包括存储层和基准层。该基准层包括第一层、第二层和第三层。该第二层配置成在pMTJ器件的操作期间抗铁磁地(AF)耦合该第一层和该第三层。

由至少一个所公开的实施例提供的一个特定益处在于：基准层可以实现垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件的垂直磁各向异性(PMA)，而同时减小或消除在该pMTJ器件的操作期间由该基准层生成的杂散双极磁场。减小或消除该杂散双极磁场可改进包括该pMTJ器件的磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备的操作(诸如通过增强该pMTJ器件的可靠性)。本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节：附图简述、详细描述以及权利要求书。

附图简述

图1是包括产生铁磁效应的部分的垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件的特定解说性实施例的框图；

图2是可以在图1的pMTJ器件的部分内实现的结构的特定解说性实施例的框图；

图3是操作图1的pMTJ器件的方法的特定解说性实施例的流程图；

图4是包括包含图1的pMTJ器件的磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备的设备的框图；以及

图5是制造包括图1的pMTJ器件的电子设备的制造过程的特定解说性实施例的数据流图。

详细描述

参照图1，公开了垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件的特定解说性实施例并将其一般性地标示为100。pMTJ器件100包括电极102、存储层104(也被称为“自由”层或“数据”层)、势垒层106、基准层108(也被称为“固定”层或“钉扎”层)，以及电极110。在一解说性实施例中，pMTJ器件100集成在磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备内。

图1解说了存储层104的第一表面可以与电极102接触，并且存储层104的第二表面可以与势垒层106接触。势垒层106的第一表面可以与存储层104接触，并且势垒层106的第二表面可以与基准层108接触。基准层108的第一表面可以与势垒层106接触，并且基准层108的第二表面可以与电极110接触。

存储层104可以具有可以被修改的磁状态114。例如，偏置信号可以被施加在电极102处以生成通过pMTJ器件100的切换电流。该切换电流可以“切换”磁状态114相对于基准层108的取向(例如，存储层104的磁矩的方向)。例如，切换电流可以将磁状态114从相对于基准层108的磁状态平行切换到相对于基准层108的磁状态反平行(或反过来)。

势垒层106可以连接到存储层104以及连接到基准层108。势垒层106可以配置成在pMTJ器件100的操作期间实现隧穿磁阻(TMR)效应。作为解说性示例，势垒层106可包括氧化镁和/或氧化铝。在特定实施例中，pMTJ器件100包括插入在基准层108和势垒层106之间的结处的钴/铁/硼(Co/Fe/B)合金。

基准层108可包括层120、层122和层124。层120、124各自具有垂直于形成层120、124的面(即，垂直于pMTJ器件100形成于其上的基板的表面)的磁分量。例如，层120可具有磁状态126(例如，第一磁矩)，并且层124可具有磁状态128(例如，第二磁矩)。

层122可以配置成在pMTJ器件100的操作期间抗铁磁地(AF)耦合层120和层124。为了解说，层122可以具有被选择成使得磁状态126、128具有相对的取向以AF地耦合层120、124的大小和/或可包括被选择成使得磁状态126、128具有相对的取向以AF地耦合层120、124的一种或多种材料(例如，铱)。结果，如图1的示例所解说的，磁状态126、128可以具有相对(或基本相对)的取向，而同时也垂直于形成层120、124的面。由此，层120、124可以经由层122AF耦合。层120、122和124可以形成配置成产生铁磁效应的部分112(例如，结构)。该部分112可以是合成铁磁材料(SFi)。

基准层108可以具有磁状态116(例如，基准层108的磁矩的方向)。磁状态116可对应于基准层108的各部分的个体磁状态的总和(例如，磁状态126、128的总和)。例如，层120和124可以各自具有对磁状态116产生贡献的垂直磁分量。磁状态116可以具有相对于磁状态114稳定(或基本稳定)的取向。例如，磁状态116可以基本不受所生成的通过pMTJ器件100的切换电流的影响。相应地，基准层108可以配置成在pMTJ器件100的操作期间稳定pMTJ器件100。

部分112配置成在pMTJ器件100的操作期间减小由基准层108生成的磁场。例如，该部分112可以是包括钴层和铱层的钴/铱(Co/Ir)多层结构。如以下所进一步描述的，部分112可以实现pMTJ器件100的垂直磁各向异性(PMA)，同时也减小了与基准层108相关联的“杂散”双极磁场(或“偏移”磁场)。该部分112可以减小杂散双极磁场的平均幅值，同时也增加了杂散双极磁场的均一性(或“均匀性”)。

电极102、110可包括配置成偏置pMTJ器件100的一种或多种导电材料。为了解说，电极102可对应于响应于偏置信号的“顶部”电极，并且电极110可以对应于响应于低或零电压(例如，接地电位)的“底部”电极。在一解说性实施例中，电极102连接到集成电路的互连层，并且电极110连接到集成电路的基板。集成电路可包括MRAM设备。

在操作中，可以通过将偏置信号施加到电极102上(例如以生成通过pMTJ器件100的切换电流)来感测或修改磁状态114的取向。图1的示例解说了磁状态114可以被调节以具有相对于图1中解说的pMTJ器件100的横截面视图向上或向下的取向。图1的示例进一步解说了基准层108的磁状态116可以相对于图1中解说的pMTJ器件100的横截面视图向上取向。在一个或多个其他实现中，磁状态114、116可具有一个或多个其他取向(例如，磁状态116可以相对于图1中解说的pMTJ器件100的横截面视图向下取向)。

磁状态114相对于磁状态116的第一取向引起针对跨pMTJ器件100的电流的第一电阻，并且可以指示pMTJ器件100所存储的第一值。例如，磁状态114相对于磁状态116的平行取向可以指示pMTJ器件100所存储的逻辑“0”比特。作为另一示例，磁状态114相对于磁状态116的反平行取向引起与第一电阻不同的第二电阻，并且可以指示pMTJ器件100所存储的逻辑“1”比特。在一个或多个其他实现中，磁状态114相对于磁状态116的平行取向可以指示逻辑“1”比特，并且磁状态114相对于磁状态116的反平行取向可以指示逻辑“0”比特。

pMTJ器件100可以被偏置(例如，通过在电极102处应用偏置信号)以生成磁状态114的取向(例如，以便存储pMTJ器件100的值)。在生成磁状态114的取向之后，pMTJ器件100可以被感测以使用基准层108来确定磁状态的取向(例如，以便读取存储在pMTJ器件100处的值)。例如，基准层108可以在pMTJ器件100的操作期间经由磁状态116提供稳定的(或者“固定的”)基准磁取向。可以基于通过pMTJ器件100的读电流来感测磁状态114，该读电流指示pMTJ器件100具有第一电阻(指示磁状态114的第一取向)还是第二电阻(指示磁状态114的第二取向)。

pMTJ器件100的操作可以生成一个或多个磁场。为了解说，在典型的pMTJ配置中，基准层108包括引起pMTJ器件100的垂直磁各向异性(PMA)的一种或多种材料。这一种或多种材料可包括钴、铁和/或硼，诸如插入在基准层10和势垒层106之间的结处的钴/铁/硼(Co/Fe/B)合金。此类材料可以实现pMTJ器件100的PMA，同时也生成了可以降低pMTJ器件100的性能的“杂散”双极磁场。

部分112可以配置成降低该杂散双极磁场的平均幅值，同时也局部减小杂散双极磁场(例如，通过增加杂散双极磁场的均一性)。为了解说，部分112可包括配置成减小杂散双极磁场的铁磁结构(例如，SFi结构)，同时也经由铁磁效应增加该杂散双极磁场的均一性。在特定实施例中，杂散双极磁场的平均幅值的绝对值大约为100奥斯特(Oe)或更少。例如，作为解说性示例，取决于特定实现，杂散双极磁场的平均幅值可以是109Oe或-66Oe。合成抗铁磁(SAF)器件可以与杂散双极磁场的平均幅值的较大绝对值相关联。例如，SAF器件可以与具有-115Oe的平均幅值的杂散双极磁场相关联。应当领会，此类参数可以取决于特定应用并且出于解说性目的而提供。

图1的示例解说了用于实现pMTJ器件的高PMA而同时也减小或消除与pMTJ器件的操作相关联的杂散双极磁场的技术。减小或消除杂散双极磁场可以通过增加器件的“可伸缩性”(例如，通过降低不同器件尺寸之间的性能差异)来增强器件性能，这可以增加不同器件尺寸的器件性能的相似性。减小或消除杂散双极磁场可以增加系统稳定性，诸如通过减少杂散双极磁场与可能不期望地影响器件性能的一个或多个器件工艺变化(例如，蚀刻破坏和/或一个或多个其他工艺效果)之间的交互。进一步，基准层108的厚度可以小于包括合成抗铁磁材料(SAF)(诸如钴-铂-钌SAF)的常规基准层的厚度。在特定实施例中，基准层108具有约30到150埃之间的厚度(与可具有大于的厚度的基于SAF的基准层相比)。

在特定实施例中，部分112中包括钴-铱结以实现pMTJ器件100的高PMA。部分112可以进一步包括经由钴-铱结抗铁磁地(AF)耦合的钴层以降低基准层108的局部磁矩。根据本公开的基准层可以因此实现基准层的各层的高PMA和AF耦合。常规器件(诸如特定的基于钴/铂(Co/Pt)的基准层)可以使用多层来实现PMA而不AF耦合多层，这可能导致高度非均一的杂散场。如参照图2所进一步描述的，基准层108的高PMA和AF耦合可以产生基准层108的铁磁效应，这可以消除或减小杂散双极磁场。

参照图2，描绘了一种结构的特定解说性实施例并将其一般地标示为200。该结构200可以集成到图1的pMTJ器件100内。例如，结构200可对应于图1的部分112。结构200可对应于配置成产生铁磁效应的多层合成铁磁材料(SFi)(或“人工”铁磁材料)。铁磁效应可以降低杂散双极磁场对存储层(诸如图1的存储层104)的影响。

结构200可包括多层。这多层中的每一层可包括一种材料。在图2的示例中，多层结构包括层202、层204、层206和层208。在解说性实施例中，层204、208对应于层120、124，并且层206对应于层122。

层202、206可包括铱(Ir)，并且层204、208可包括钴(Co)。在图2中，结构200包括第一材料(例如，铱)的第一层(例如，层202)，第二材料(例如，钴)的第二层(例如，层204)，以及第一材料的第三层(例如，层206)。结构200可进一步包括第二材料的第四层(例如，层208)。

结构200可以连接到图1的势垒层106和电极110。例如，层202可以连接到势垒层106，且层208可以连接到电极110。为了进一步解说，层202的顶面可以连接到势垒层106的底面，且层208的底面可以连接到电极110的顶面。如参照图1所描述的，在另一实施例中，层202可以经由一个或多个其他层(诸如Co/Fe/B层)耦合到势垒层106。

结构200的毗邻层可形成结。例如，层204、206可以形成结210(例如，第一Co/Ir接口)。如另一示例，层206、208可以形成结212(例如，第二Co/Ir接口)。结210、212可以实现垂直磁各向异性(PMA)，诸如实现图1的pMTJ器件100的PMA。

在特定实施例中，结构200的“相邻”钴层是磁耦合的，诸如通过中间铱层抗铁磁地(AF)耦合(也被称为AF“交换”耦合)。为了解说，在图2的示例中，层204、208可以通过层206AF耦合。层206可以具有被选择以消除(或减小)层204、208的局部磁矩的尺寸(例如，厚度)，由此AF耦合层204、208。AF耦合层204、208可以通过消除(或减小)杂散双极磁场来降低杂散双极磁场的效应。

为了进一步解说，图2描绘了层204可以生成具有解说性磁场分量224的杂散双极磁场，并且层208可以生成具有解说性磁场分量226的杂散双极磁场。通过经由层206来AF耦合层204、208，降低了与层204、208相关联的局部磁矩(或者通过磁场分量224、226的相反方向消除了与层204、208相关联的局部磁矩)，从而产生了与结构200相关联的铁磁效应。在特定实施例中，结构200集成在基准层108中，并且结构200经由铁磁效应减小了(或消除了)由基准层108生成的杂散双极磁场。

层202、204、206和208中的每一者都可与对应厚度相关联。在图2中，层202具有厚度214，层204具有厚度216，层206具有厚度218，且层218具有厚度220。在特定应用上(例如，基于设计参数、电路操作特性，和/或制造工艺)可以选择厚度214、216、218和220。作为解说性、非限制性示例，厚度216、220可以各自在3到15埃之间，并且厚度214、218可以各自在约4.5到5埃之间。厚度216、220可以被选择以在结构200处实现特定PMA。作为解说性、非限制性示例，厚度216、220可以各自被选择为约以达成特定器件配置的高PMA。

层202、204、206和208可形成多层结构222(例如，Co/Ir多层结构，诸如Co/Ir多层“异质结构”)。多层结构222可以“堆叠”在一个或多个附加的此类结构上。例如，结构200可包括对应于多层结构222的正整数N个多层结构。作为特定的非限制性示例，结构200可包括对应于多层结构222的五个多层结构。在该解说性示例中，N＝5，并且结构200包括十层钴和十层铱。替换地，结构200可具有另一配置(例如，可包括对应于多层结构222的另一正整数N个多层结构，可包括另一数目的钴层和/或可包括另一数目的铱层)。在特定实施例中，N是基于与pMTJ器件100相关联的杂散双极磁场来选择的。例如，N可以被选择以偏移将会在当N＝0时在pMTJ器件100的操作期间在基准层108发生的“预料的”杂散双极磁场。

图2的结构200实现了垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件(诸如图1的pMTJ器件100)的改进的操作。例如，结构200可以减小杂散双极磁场的平均幅值，同时也“局部”减小杂散双极磁场(例如，通过增加杂散双极磁场的均一性)。为了进一步解说，常规的合成抗铁磁(SAF)器件可以通过在特定位置处减小杂散双极磁场来减小杂散双极磁场的平均值。SAF器件可以与相对不均一的杂散双极磁场相关联。例如，SAF器件可以与引起杂散双极磁场的异构性的两个在地理上分隔开的反平行磁矩相关联。结果，SAF器件可以减小杂散双极磁场的平均幅值，同时也引起杂散双极磁场的高的局部变化(例如，局部“极大值”)。图2的结构200可以减小杂散双极磁场的平均幅值，同时也增加杂散双极磁场的均一性。在特定实施例中，图2的结构200集成在基准层108中以“局部”补偿基准层108的磁矩并且减少或消除存储层104和基准层108之间的双极耦合。

参见图3，描绘了一种方法的特定实施例并且将其一般化地指定为300。方法300包括在302，偏置垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件以在该pMTJ器件处生成磁状态。pMTJ器件可对应于pMTJ器件100，并且磁状态可对应于磁状态114。

偏置pMTJ器件可包括将偏置信号应用到pMTJ器件的电极以生成通过pMTJ器件的切换电流。例如，pMTJ器件100可以通过将偏置信号应用到电极102以生成通过pMTJ器件100的切换电流来偏置。如进一步参照图4所描述的，pMTJ器件100可以使用磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备的控制电路系统来偏置。

方法300进一步包括在304，发起感测操作以使用pMTJ器件的基准层来确定磁状态。该基准层包括在感测操作期间产生铁磁效应的部分。该部分可对应于部分112和/或结构200。该部分包括第一层、第二层和第三层。第二层在感测操作器间抗铁磁地(AF)耦合第一层和第三层。基准层可对应于基准层108，并且该部分可以对应于部分112和/或结构200。作为解说性示例，该第一层可对应于层120和/或层204，该第二层可对应于层122和/或层206，并且该第三层可对应于层124和/或层208。

在特定实施例中，pMTJ器件100通过跨pMTJ器件100应用电压差来感测，诸如通过向电极102应用第一(例如，高)电压，同时向电极110应用第二(例如，低)电压以生成通过pMTJ器件100的读电流。该读电流可以与基准电流进行比较以确定pMTJ器件100是具有第一电阻还是具有第二电阻(例如，以确定磁状态114的取向)。

在特定实施例中，磁状态对应于平行磁状态或反平行磁状态。为了解说，磁状态114可以具有相对于磁状态116平行的取向，或者相对于磁状态116反平行的取向。磁状态114可指示第一逻辑比特值或第二逻辑比特值中的一者，诸如逻辑“0”比特值或逻辑“1”比特值。如参照图4所进一步描述的，pMTJ器件100可以使用MRAM设备的感测放大器来感测。

方法300可使得能够使用与pMTJ器件的垂直磁各向异性(PMA)相关联的减小的杂散双极磁场来进行数据存储和检索。为了解说，部分112可以产生铁磁效应，该铁磁效应消除(或减小)了在pMTJ器件100的操作期间由基准层108生成的杂散双极磁场的平均幅值。例如，铁磁效应可以减小杂散双极磁场的特定局部“极大值”，由此减小杂散双极磁场的平均幅值且增加杂散双极磁场的均一性。

方法300可以由包括pMTJ器件的电子设备来实现。该设备可包括磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备，诸如MRAM存储器阵列。替换地或附加地，pMTJ器件可以集成在另一电子设备中。例如，电子设备可包括现场可编程门阵列(FPGA)器件、专用集成电路(ASIC)、诸如中央处理单元(CPU)之类的处理单元、数字信号处理器(DSP)、控制器、另一硬件设备、固件设备、配置成存储一个或多个信息比特的另一电子设备，或其组合。如参照图4所进一步描述的，该设备可对应于配置成存储可由处理器访问的数据和/或指令。

参考图4，描绘了一种设备的特定解说性实施例的框图，并将该设备一般地指定为400。在特定实施例中，设备400对应于移动设备。

设备400包括处理器410，诸如数字信号处理器(DSP)。处理器410可耦合到存储器，诸如耦合到磁阻式随机存取存储器(MRAM)设备432。MRAM设备432可包括存储器阵列464，诸如垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件阵列。MRAM设备432可进一步包括配置成控制存储器阵列464的控制电路系统468(例如，感测放大器)。在图4的示例中，存储器阵列464包括代表性的pMTJ器件470。pMTJ器件470可对应于图1的pMTJ器件100。

pMTJ器件470可包括一个或多个Co/Ir多层结构。例如，pMTJ器件470可包括Co/Ir多层结构472和Co/Ir多层结构474。Co/Ir多层结构472、474中的一者或两者可对应于图2的多层结构222。Co/Ir多层结构472、474可以包括在pMTJ设备470的基准层(诸如图1的基准层108)中。在解说性实现中，基准层包括正整数N个Co/Ir多层结构，并且N是基于与pMTJ器件470相关联的杂散双极磁场来选择的。例如，N可以被选择成偏移将会在当N＝0时在pMTJ器件470的操作期间出现的“预料的”杂散双极磁场。在解说性实施例中，N＝5。注意，N可以具有另一值，诸如，1、2、4、6、10等。

控制电路系统468可以配置成写入以及感测pMTJ器件100的磁状态114。例如，控制电路系统468的感测放大器可以通过生成通过pMTJ器件100的电流以确定pMTJ器件100是具有高电阻还是低电阻来“读取”存储在pMTJ器件100处的值。在确定电阻时，控制电路系统468的感测放大器可将通过pMTJ器件100所产生的电压和基准电压进行比较。pMTJ器件100的高电阻值可对应于第一值(例如，逻辑“0”值)，并且pMTJ器件100的低电阻值可对应于第二值(例如，逻辑“1”值)。

处理器410可在MRAM设备432处读取和写入指令462和/或数据466。例如，处理器410可以使得控制电路系统468将指令462和/或数据466存储到存储器阵列464。作为另一示例，处理器410可以使得控制电路系统468从存储器阵列464读取指令462和/或数据466。磁状态114可指示指令462或数据466的特定比特值。在特定实施例中，控制电路系统468被配置成执行图3的方法300。

图4还示出了耦合至处理器410和显示器426的显示控制器428。编码器/解码器(CODEC)434也可耦合至处理器410。扬声器436和话筒438可耦合至CODEC 434。图4进一步指示了无线控制器440可被耦合至处理器410。无线控制器440可进一步经由射频(RF)接口446耦合至天线442。

在特定实施例中，处理器410、显示控制器426、MRAM设备432、CODEC434以及无线控制器440被包括在系统级封装或片上系统设备422中。在一特定实施例中，输入设备430和电源444被耦合至片上系统设备422。此外，在特定实施例中，如图4中所解说的，显示器428、输入设备430、扬声器436、话筒438、天线442、电源444、以及RF接口446在片上系统设备422的外部。然而，显示器428、输入设备430、扬声器436、话筒438、天线442、电源444和RF接口446中的每一者可被耦合到片上系统设备422的组件，诸如接口或控制器。

结合所描述的实施例，一种装备包括垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件(例如，pMTJ器件100)。该装备包括用于生成可配置磁状态(例如，磁状态114)的装置(例如，存储层104)。该装备进一步包括用于生成基准磁状态(例如，磁状态116)的装置(例如，基准层108)。用于生成基准磁状态的装置包括用于产生铁磁效应的装置(例如，部分112和/或结构200)。用于产生铁磁效应的装置包括用于生成第一磁场的装置(例如，层120和/或层204)、用于生成第二磁场的装置(例如，层124和/或层208)，以及用于抗铁磁地(AF)耦合用于生成第一磁场的装置和用于生成第二磁场的装置的装置(例如，层122和/或层206)。

结合所描述的实施例，一种计算机可读介质(例如，MRAM设备432)存储可由处理器(例如，处理器410)执行的指令(例如，指令462)。计算机可读介质包括垂直磁各向异性磁隧道结(pMTJ)器件(例如，pMTJ器件100)。pMTJ器件包括存储层(例如，存储层104)和基准层(例如，基准层108)。基准层包括配置成产生铁磁效应的部分(例如，部分112和/或结构200)。该部分包括第一层、第二层和第三层。该第二层配置成在pMTJ器件操作期间抗铁磁地(AF)耦合第一层和第三层。作为解说性示例，该第一层可对应于层120和/或层204，该第二层可对应于层122和/或层206，并且该第三层可对应于层124和/或层208。在解说性实施例中，pMTJ器件存储指令的特定比特值。

上文公开的设备和功能性可被设计和配置在存储于计算机可读介质上的计算机文件(例如，RTL、GDSII、GERBER等)中。一些或全部此类文件可被提供给基于此类文件来制造设备的制造处理人员。结果产生的产品包括半导体晶片，其随后被切割为半导体管芯并被封装成半导体芯片。这些芯片随后被用在上文描述的设备中(例如，设备400内)。图5描绘了电子设备制造过程500的特定说明性实施例。

物理器件信息502在制造过程500处(诸如在研究计算机506处)被接收。物理器件信息502可包括表示半导体器件(诸如pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422，或其任何组合)的至少一个物理属性的设计信息。例如，物理器件信息502可包括经由耦合至研究计算机506的用户接口504输入的物理参数、材料特性、以及结构信息。研究计算机506包括耦合至计算机可读介质(诸如存储器508)的处理器510，诸如一个或多个处理核。存储器510可存储计算机可读指令，其可被执行以使处理器508将物理器件信息502转换成遵循某一文件格式并生成库文件512。

在一特定实施例中，库文件512包括至少一个包括经转换的设计信息的数据文件。例如，库文件512可指定被提供以与电子设计自动化(EDA)工具520联用的半导体器件的库，该半导体器件包括pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422、或其组合。

库文件512可在设计计算机514处与EDA工具520协同使用，设计计算机514包括耦合至存储器518的处理器516，诸如一个或多个处理核。EDA工具520可被存储为存储器518处的处理器可执行指令，以使设计计算机514的用户能够设计包括库文件512中的pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422、或其组合的电路。例如，设计计算机514的用户可经由耦合至设计计算机514的用户接口524来输入电路设计信息522。电路设计信息522可包括表示半导体器件(诸如pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422，或其任何组合)的至少一个物理属性的设计信息。为了解说，电路设计信息522可标识特定电路以及与电路设计中其他元件的关系、定位信息、特征尺寸信息、互连信息、或表示半导体器件的物理性质的其他信息。

在特定实施例中，设计计算机514执行仿真程序519以基于电路设计信息522来确定(或者使得用户能够确定)部分112和/或结构200的一个或多个属性。为了解说，电路设计信息522可指示与pMTJ器件100相关联的电路参数，诸如电极102、110、存储层104、势垒层106和/或基准层108中的任一者的尺寸、材料和磁化特性(例如，矫顽磁性)作为特定解说性示例，电路设计信息522可指示用约9埃的厚度以及约40纳米(nm)的宽度来制造存储层104。设计计算机514可执行仿真程序519以基于电路设计信息522(例如，基于pMTJ器件100的矫顽磁性和/或一种或多种材料的一个或多个其他特性)来计算与pMTJ器件100的操作相关联的期望杂散双极磁场。基于期望的杂散双极磁场，设计计算机514可确定厚度214、216、218、220中的一者或多者。

作为解说性示例，设计计算机514可执行仿真程序519以基于由电路设计信息522指定的器件特性来选择引起相邻钴层(例如，层204、208)之间的抗铁磁(AF)耦合的阈值量的层的厚度(诸如，层206的厚度218)。例如，设计计算机514执行仿真程序519以基于由电路设计信息522指定的器件特性来在5埃(可对应于层204、208的高AF耦合)和(可对应于层204、208的低或零AF耦合)之间调节层206的厚度218。

替换地或除了调节AF耦合之外，设计计算机514可执行仿真程序519以选择层的厚度(诸如层204、208的厚度216、220)以“调谐”pMTJ器件100的垂直磁各向异性(PMA)。在该示例中，厚度216、220可以被选择以基于由电路设计信息522指定的器件特性(例如，pMTJ器件100的切换电流的幅值)来实现PMA的阈值量。AF耦合的阈值量和/或PMA的阈值量可以被选择以实现基准层108的高PMA和低净磁化二者，由此减小杂散双极磁场(例如，通过产生具有基本上等于且基本上相对于杂散双极磁场的幅值的幅值的铁磁效应)。

替换地或附加地，电路设计信息522可以指示pMTJ器件100的操作期间的杂散双极磁场的“目标”幅值(或“容限”范围)。设计计算机514可以执行仿真程序519并且可以选择导致减少基准层108的局部磁矩的层204、208之间的特定AF耦合的钴层厚度(例如，厚度216、220)。减小基准层108的局部磁矩可以消除杂散双极磁场或者将杂散双极磁场减小到容限范围之内。

作为特定解说性示例，电路设计信息522可指定容限范围对应于小于100奥斯特(Oe)的杂散双极磁场的平均幅值的绝对值，以及“默认”钴层厚度(例如，厚度216和/或厚度220)可以约为8埃在该解说性示例中，设计计算机514可使用电路设计信息522来执行仿真程序519以确定杂散双极磁场的期望平均幅值约为109Oe。设计计算机514可执行仿真程序519以将钴层厚度(例如，厚度216和/或厚度220)从约调节到约以调节约-66Oe的杂散双极磁场的期望平均幅值。在该示例中，设计计算机514执行仿真程序519以将杂散双极磁场的平均幅值的绝对值减小到100Oe以下。应当领会，前述示例仅出于解说性目标而提供，并且设计参数将取决于特定应用。

作为另一解说性示例，设计计算机514可以执行仿真程序519以选择对应于“堆叠”在基准层108内的多层结构222的正整数N个结构。在特定解说性实施例中，N＝1对应于包括减小或消除杂散双极磁场的“最小”数目个多层结构的配置，并且N>2对应于减小杂散双极磁场、同时也增加器件稳定性(例如，通过降低器件对于温度和/或工艺变化的敏感性)以及将器件PMA增加到由电路设计信息522指定的阈值范围内的配置。

设计计算机514可被配置成转换设计信息(包括电路设计信息522)以遵循某一文件格式。作为解说，该文件格式化可包括以分层格式表示关于电路布局的平面几何形状、文本标记、及其他信息的数据库二进制文件格式，诸如图形数据系统(GDSII)文件格式。设计计算机514可被配置成生成包括经转换的设计信息的数据文件，诸如包括描述pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合的信息以及其他电路或信息的GDSII文件526。为了解说，该数据文件可包括对应于包括pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422的一个或多个组件或其组合的片上系统(SOC)，且还包括SOC内的附加电子电路和组件的信息。

GDSII文件526可以在制造过程528被接收以根据GDSII文件526中的经转换信息来制造pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其任何组合的半导体器件。例如，设备制造过程可包括将GDSII文件526提供给掩模制造商530以创建一个或多个掩模，诸如用于与光刻处理联用的掩模，其被解说为代表性掩模532。掩模532可在制造过程期间被用于生成一个或多个晶片534，晶片534可被测试并被分成管芯，诸如代表性管芯536。管芯536包括具有pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合的电路。

为了进一步解说，处理器533和存储器535可发起和/或控制制造过程528。存储器535可包括可执行指令，诸如计算机可读指令或处理器可读指令。这些可执行指令可包括可由处理器(诸如处理器533)执行的一个或多个指令。

制造过程528可由全自动化或部分自动化的制造系统来实现。例如，制造过程528可以根据调度来自动化。制造系统可包括用于执行一个或多个操作以形成器件(诸如，MRAM器件)的制造装备(例如，处理工具)。例如，制造装备可被配置成沉积一个或多个材料、外延生长一个或多个材料、共形地沉积一个或多个材料、施加硬掩模、施加蚀刻掩模、执行蚀刻、执行平坦化、形成MTJ堆叠和/或执行晶片清理过程，等等。

制造系统(例如，执行制造过程528的自动化系统)可具有分布式架构(例如，分层结构)。例如，该制造系统可包括根据该分布式架构分布的一个或多个处理器(诸如处理器533)、一个或多个存储器(诸如存储器535)、和/或一个或多个控制器。该分布式架构可包括控制或发起一个或多个低级系统的操作的高级处理器。例如，高级处理器可包括一个或多个处理器(诸如处理器533)，并且低级系统可各自包括一个或多个对应控制器或可受其控制。特定低级系统的特定控制器可从特定高级系统接收一个或多个指令(例如，命令)，可向下级模块或处理工具发布子命令，以及可反过来向该特定高级系统传达状态数据。一个或多个低级系统中的每个低级系统可与一件或多件相应制造装备(例如，处理工具)相关联。在一特定实施例中，该制造系统可包括分布在该制造系统中的多个处理器。例如，低级系统组件的控制器可包括处理器，诸如处理器533。

替换地，处理器533可以是该制造系统的高级系统、子系统、或组件的一部分。在另一实施例中，处理器533发起或控制与制造系统的多个等级和组件相关联的分布式处理操作。

由此，处理器533可包括处理器可执行指令，其在由处理器533执行时使得处理器533发起或控制器件的形成。该器件可包括使用一种或多种掺杂工具(诸如，分子束外延生长工具、可流动化学气相沉积(FCVD)工具、共形沉积工具和/或旋涂式沉积工具)形成的一种或多种材料在器件的制造期间，可以使用一个或多个移除工具(诸如化学移除工具、活性气体移除工具、氢活性移除工具、平坦化工具和/或标准清理1型移除工具)从该器件移除(例如，蚀刻)一个或多个材料。

包括在存储器535中的可执行指令可以使得处理器533能够发起或控制本文中所描述的器件或结构的形成。例如，可执行指令可以使得处理器533能够发起或控制pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合的形成。管芯536可包括pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合。

管芯536可被提供给封装过程538，其中管芯536被纳入到代表性封装540中。例如，封装540可包括单个管芯536或多个管芯，诸如系统级封装(SiP)安排。封装540可被配置成遵循一个或多个标准或规范，诸如电子器件工程联合委员会(JEDEC)标准。

关于封装540的信息可诸如经由存储在计算机546处的组件库被分发给各产品设计者。计算机546可包括耦合至存储器550的处理器548，诸如一个或多个处理核。印刷电路板(PCB)工具可作为处理器可执行指令被存储在存储器550处以处理经由用户接口544从计算机546的用户接收的PCB设计信息542。PCB设计信息542可以包括经封装的半导体器件在电路板上的物理定位信息。经封装的半导体器件可对应于封装540，并且封装540可包括pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合。

计算机546可被配置成转换PCB设计信息542以生成数据文件，诸如具有包括封装半导体器件在电路板上的物理定位信息的数据的GERBER文件552，以及电连接(诸如迹线和通孔)的布局。经封装的半导体器件可对应于封装540，并且可包括pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合。在其他实施例中，由经转换的PCB设计信息生成的数据文件可具有GERBER格式以外的其他格式。

GERBER文件552可在板组装过程554处被接收并且可以被用于创建PCB，诸如根据GERBER文件556内存储的设计信息来制造的代表性PCB 552。例如，GERBER文件552可被上传到一个或多个机器以执行PCB生产过程的各个步骤。PCB 556可填充有电子组件(包括封装540)以形成代表性印刷电路组装件(PCA)558。

PCA 558可在产品制造过程560处被接收，并被集成到一个或多个电子设备中，诸如第一代表性电子设备562和第二代表性电子设备564。作为解说性非限定性示例，第一代表性电子设备562、第二代表性电子设备564、或者这两者可选自下组：移动设备、计算机、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、个人数字助理(PDA)、或者固定位置的数据单元，其中集成了pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合。作为另一解说性的非限定性示例，电子设备562和564中的一者或多者可包括移动电话、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元(诸如个人数据助理)、启用全球定位系统(GPS)的设备、导航设备、固定位置数据单元(诸如仪表读数装备)、或者存储或检索数据或计算机指令的任何其他设备、或其任何组合。应当领会，本公开不限于这些所解说的设备。

包括pMTJ器件100、结构200、片上系统器件422或其组合的设备可以如在解说性过程500中所描述的那样被制造、处理、并纳入到电子设备中。关于图1-4所公开的实施例的一个或多个方面可被包括在各个处理阶段，诸如被包括在库文件512、GDSII文件526、以及GERBER文件552内，以及被存储在研究计算机506的存储器510、设计计算机514的存储器518、计算机546的存储器550、在各个阶段(诸如在板组装过程554处)使用的一个或多个其他计算机或处理器(未示出)的存储器处，并且还被纳入到一个或多个其他物理实施例中，诸如掩模532、管芯536、封装540、PCA 558、其他产品(诸如原型电路或设备(未示出))、或其任何组合。尽管描绘了从物理器件设计到最终产品的各个代表性生产阶段，然而在其他实施例中可使用较少的阶段或可包括附加阶段。类似地，过程500可由单个实体或由执行过程500的各个阶段的一个或多个实体来执行。

技术人员将进一步领会，结合本文所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑框、配置、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、由处理器执行的计算机软件、或这两者的组合。各种解说性组件、框、配置、模块、电路、和步骤已经在上文以其功能性的形式作了一般化描述。此类功能性是被实现为硬件还是处理器可执行指令取决于具体应用和加诸于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读为致使脱离本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的方法或算法的各个步骤可直接用硬件、由处理器执行的软件模块或这两者的组合来实现。作为特定示例，对应于图3的方法300的操作可以在图4的控制电路系统468的硬件(例如，感测放大器)处实现。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)、闪存存储器、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM)、电可擦式可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、或本领域中所知的任何其他形式的非瞬态存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器，以使得处理器能从/向该存储介质读取/写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在专用集成电路(ASIC)中。ASIC可驻留在计算设备或用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在计算设备或用户终端中。

提供前面对所公开的实施例的描述是为了使本领域技术人员皆能制作或使用所公开的实施例。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文中定义的原理可被应用于其他实施例而不会脱离本公开的范围。因此，本公开并非旨在被限定于本文中示出的实施例，而是应被授予与如由所附权利要求定义的原理和新颖性特征一致的最广的可能范围。

Claims (30)

1.一种用于存储器设备的装置，包括：

垂直磁各向异性磁隧道结pMTJ器件的存储层；以及

所述pMTJ器件的基准层，所述基准层包括多组交替层，每组交替层包括第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层和第二耦合层，其中所述第一耦合层配置成抗铁磁地AF耦合到所述第一磁性层和所述第二磁性层，并且其中所述第二耦合层配置成将所述第二磁性层AF耦合到另一磁性层。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多组交替层包括第一组交替层和第二组交替层。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一组交替层包括所述第一磁性层、所述第一耦合层、所述第二磁性层和所述第二耦合层，并且其中所述第二组交替层包括第三磁性层、第三耦合层、第四磁性层和第四耦合层。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一组交替层与所述第二组交替层不同。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一组交替层在第一位置，且所述第二组交替层在第二位置。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一磁性层包括第一材料，其中所述第一耦合层包括第二材料，其中所述第二磁性层包括所述第一材料，其中所述第二耦合层包括所述第二材料，其中所述第一材料包括钴Co，并且其中所述第二材料包括铱Ir。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基准层进一步包括所述第一磁性层和所述第一耦合层之间的结，所述结配置成实现所述pMTJ器件的垂直磁各向异性PMA。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多组交替层形成多层合成铁磁材料SFi。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括磁阻式随机存取存储器MRAM设备，所述MRAM设备包括所述pMTJ器件。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，进一步包括选自以下各项的电子设备：移动设备、计算机、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、个人数字助理PDA、或位置固定的数据单元，其中所述MRAM设备集成在所述电子设备内。

11.一种用于存储器设备的方法，包括：

偏置垂直磁各向异性磁隧道结pMTJ器件以在所述pMTJ器件处生成磁状态；以及

发起感测操作以使用所述pMTJ器件的基准层来确定所述磁状态，

其中所述pMTJ器件的所述基准层包括产生铁磁效应的部分，所述部分包括多组交替层，每组交替层包括第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层和第二耦合层，其中所述第一耦合层配置成在所述感测操作期间抗铁磁地AF耦合所述第一磁性层和所述第二磁性层，并且其中所述第二耦合层配置成将所述第二磁性层AF耦合到另一磁性层。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述磁状态对应于所述pMTJ器件的存储层相对于所述基准层的平行磁状态，或者所述存储层相对于所述基准层的反平行磁状态。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述磁状态指示第一逻辑比特值或第二逻辑比特值中的一者。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，偏置所述pMTJ器件包括将偏置信号应用到所述pMTJ器件的电极以生成通过所述pMTJ器件的切换电流。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述pMTJ器件集成在磁阻式随机存取存储器MRAM设备内，并且其中使用所述MRAM设备的感测放大器来感测所述pMTJ。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述pMTJ器件的操作期间，所述基准层与杂散双极磁场相关联，并且其中所述部分进一步配置成在所述pMTJ器件的操作期间经由铁磁效应局部地减小所述杂散双极磁场。

17.一种用于存储器设备的装备，包括：

用于生成垂直磁各向异性磁隧道结pMTJ器件的可配置磁状态的装置；以及

用于生成所述pMTJ器件的基准磁状态的装置，所述用于生成所述基准磁状态的装置包括多组交替层，每组交替层包括第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层和第二耦合层，其中所述第一耦合层配置成抗铁磁地AF耦合所述第一磁性层和所述第二磁性层，并且其中所述第二耦合层配置成将所述第二磁性层AF耦合到另一磁性层。

18.如权利要求17所述的装备，其特征在于，所述用于生成所述可配置磁状态的装置包括所述pMTJ器件的存储层。

19.如权利要求17所述的装备，其特征在于，所述用于生成所述基准磁状态的装置对应于所述pMTJ器件的基准层。

20.如权利要求17所述的装备，其特征在于，所述多组交替层形成多层合成铁磁材料SFi。

21.如权利要求17所述的装备，其特征在于，所述第一磁性层包括第一材料，其中所述第一耦合层包括第二材料，其中所述第二磁性层包括所述第一材料，并且其中所述第二耦合层包括所述第二材料。

22.如权利要求21所述的装备，其特征在于，所述第一材料包括钴Co，并且其中所述第二材料包括铱Ir。

23.如权利要求21所述的装备，其特征在于，进一步包括所述第一磁性层和所述第一耦合层之间的结，所述结配置成生成所述pMTJ器件的垂直磁各向异性PMA。

24.如权利要求17所述的装备，其特征在于，所述第一磁性层和所述第一耦合层形成钴/铱Co/Ir多层结构，并且其中所述第二磁性层和所述第二耦合层形成第二Co/Ir多层结构，并且其中所述基准磁状态对应于包括正整数N个Co/Ir多层结构的基准层，并且其中N是基于与所述pMTJ器件相关联的杂散双极磁场来选择的。

25.如权利要求17所述的装备，其特征在于，进一步包括磁阻式随机存取存储器MRAM设备，所述MRAM设备包括所述pMTJ器件。

26.如权利要求25所述的装备，其特征在于，进一步包括选自以下各项的电子设备：移动设备、计算机、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、个人数字助理PDA、或位置固定的数据单元，其中所述电子设备内集成有所述MRAM设备。

27.一种存储可由处理器执行的指令的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括垂直磁各向异性磁隧道结pMTJ器件，所述pMTJ器件包括：

存储层；以及

基准层，所述基准层包括多组交替层，每组交替层包括第一磁性层、第一耦合层、第二磁性层和第二耦合层，其中所述第一耦合层配置成抗铁磁地AF耦合所述第一磁性层和所述第二磁性层，并且其中所述第二耦合层配置成将所述第二磁性层AF耦合到另一磁性层。

28.如权利要求27所述的计算机可读介质，其特征在于，所述pMTJ器件存储所述指令的特定比特值。

29.如权利要求27所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质集成在磁阻式随机存取存储器MRAM器件内。

30.如权利要求27所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质集成在移动设备内。