CN108140727A

CN108140727A - 磁性存储器元件

Info

Publication number: CN108140727A
Application number: CN201680058600.0A
Authority: CN
Inventors: 吉勒斯·高登; 约安·米哈依·米隆; 奥利维尔·布勒; 萨菲尔·查纳图库智依
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: EP3360172A1; FR3042303A1; KR102586671B1; US20180294023A1; EP3360172B1; US10622046B2; KR20180074675A; JP2018530165A; WO2017060626A1; FR3042303B1; CN108140727B

Abstract

本发明涉及磁存储器元件(30)，包括：堆叠部(31)，该堆叠部(31)包括在导电层部(32)和与该导电层不同的层部(36)之间的磁性层部(34)，磁性层具有垂直于层的平面的磁化(35)；金属化部(42)，堆叠部置于该金属化部(42)上；以及第一金属化臂、第二金属化臂、第三金属化臂和第四金属化臂(44D至44G)，每个臂具有中轴线(45D至45G)，其中，对于每个臂而言，电流沿每个臂的中轴线的方向流向堆叠部，在电流看来，对于第一臂和第二臂(44E，44G)而言堆叠部的最靠近臂的部分大部分在电流的左边，并且对于第三臂和第四臂(44D，44F)而言堆叠部的最靠近臂的部分大部分在电流的右边。

Description

磁性存储器元件

本专利申请要求法国专利申请FR 15/59584的优先权，其将被认为是本说明书的组成部分。

技术领域

本发明涉及磁性存储器元件，更具体地涉及具有电流感应逆转类型的磁性存储器元件。

背景技术

法国专利第2,963,152号描述了如图1A、图1B和图1C中示意性地示出的磁性存储器元件。下面的图1A和图1B分别示出了如结合法国专利第2,963,152号的图1c至图1f、图2a至图2b和图3a至图3d所描述的磁性存储器元件的截面图和透视图。图1C是该存储器元件的简化俯视图。

如图1A和图1B所示，该存储器元件包括在导电轨道1上方的堆叠部3。堆叠部3包括区域的堆叠，每个区域由薄层的部分或几个薄层的堆叠形成。导电轨道1例如形成在基板5上并且被跨端子A和B连接，该基板5由涂覆有氧化硅层的硅晶片构成。组成堆叠部3的堆垛从轨道1起依次包括：由非磁性导电材料制成的区域10、由磁性材料制成的区域11、由非磁性材料制成的区域12、由磁性材料制成的区域13和电极14。层12的材料可以是导电的；层12的材料优选地为足够薄以便能够被隧道效应电子穿过的绝缘材料。在非磁性区域10和12之间存在结构差异，以在与层的平面正交的方向上具有不对称系统。这种差异可以具体是由于这些层的材料、厚度或生长模式的差异而产生。

上述专利申请中给出了能够构成各层的材料列表。区域11和13的磁性材料在这样的条件下形成，使得区域11和13的磁性材料具有与层的平面正交取向的磁化。层13的磁性材料在这样的条件下形成，使得层13的磁性材料保持无形磁化(陷阱层)。上电极层14连接到端子C。

对存储器元件的编程是通过使电流流过端子A和B的同时施加水平取向(平行于层的平面并且跨端子A和B的电流的方向)的场H来完成的。取决于端子A和B之间的电流与场矢量H的相对方向，层11被编程使得其磁化朝向上或朝下。

为了读取该存储器元件，跨端子C与端子A和B中的一个端子或另一端子施加电压。跨端子C与端子A和B中的一个端子或另一端子产生的电流根据层11和13的磁化的相对方向而呈现不同的值：如果两个磁化在同一方向上则为高值，如果两个磁化具有相反方向则为低值。

上述存储器元件的一个特征是其编程是由于流过端子A和B的电流和在层平面中平行于电流施加的磁场而完成的。在编程期间没有电流从端子A或B流向端子C。这具有使存储器元件的读取操作和写入操作完全分离的优点。

许多替代实施例是可能的。具体地，先前描述的每层可以以本领域公知的方式由层的堆叠构成以获得期望的特性。

只要轨道1由适合磁性层11生长的非磁性材料制成，则可以省略由导电非磁性材料制成的层部10。然后，轨道1可以在堆叠部3下方具有过厚度。为了使层11中的磁化的逆转可行，自旋轨道耦合也必须存在于磁性层中。为此，例如，对于与该层11接触(或者通过精细分离的层(fine separating layer)与其分离)的层，必须由具有高自旋轨道耦合的材料构成或者由具有高自旋轨道耦合的材料形成。另一解决方案是例如使磁性层11与层10和12中的一个或另一个之间接触以产生该自旋轨道耦合；这可以例如在层12由绝缘体制成的情况下通过磁性层11与层12的杂化来完成(参见“Spin-orbit coupling effects by minorityinterface resonance states in single-crystal magnetic tunnel junctions(通过单晶磁隧道结中的少数界面共振态的自旋轨道耦合效应)”，Y.Lu等人，Physical Review B，第86卷，第184420页(2012))。

应该注意的是，图1A和图1B的存储器元件可以被分解为两个元件：存储元件，其包括设置有端子A和B以及层部10、11和12的轨道1；以及读取元件，在上面给出的示例中其包括层13和14以及电极C。对于相同的存储元件，可以考虑各种读取模式，例如光学读取。

图1C是堆叠部3的简化俯视图。仅示出了轨道1和堆叠部3以及连接到触点15和16的端子A和B。

如前所述，通过跨端子A和B同时施加电流以及在电流方向施加具有非零分量的磁场，可以对该存储器元件进行编程。在上述专利申请中给出了用于产生磁场的装置的示例。外部场的施加或能够产生场H的特定磁性层的生产引发了实际的生产问题。

专利申请US 2014/0110004描述了一种磁性存储器元件，其可以通过在没有磁场的情况下施加电流来编程。图2是对应于本专利申请的图15C、图16C和图17C的磁性存储器元件的示意性仰视图。堆叠部20包括与关于图1A至图1C所描述的磁性堆叠部3的层相似的多个层的部分的堆叠部。堆叠部20具有伸长的矩形形状并且在其大侧面之一的侧面上包括从上面看时在与大侧面垂直的方向上延伸的部22。矩形的两个相对端通过触点24A和24B连接到端子A和B。部22赋予堆叠部20不对称性，这使得可以简单地通过施加直流电流来对存储器元件进行编程。电流从端子A朝向端子B或从端子B朝向端子A的流向限定了所编程的值。

该存储器元件的编程取决于穿过设备的直流电流的流向。

期望有其编程不取决于在两个编程端子之间的电流的流向的存储器元件，电流能够具有任何极性或者甚至特别是交流电流。

发明内容

因此，一个实施例提供了一种磁性存储器元件，包括：堆叠部，该堆叠部包括在导电层部和与该导电层不同的层部之间的磁性层部，磁性层具有垂直于层的平面的磁化；金属化部，堆叠部置于金属化部上；以及第一金属化臂、第二金属化臂、第三金属化臂和第四金属化臂，每个臂具有中轴线，其中，对于每个臂，电流沿每个臂的中轴线的方向流向堆叠部，从该电流看来，对于第一臂和第二臂而言堆叠部的最靠近臂的部分大部分在电流的左边，并且对于第三和第四臂而言堆叠部的最靠近臂的部分大部分在电流的右边。

根据一个实施例，磁性层具有小于3nm的厚度。

根据一个实施例，磁性存储器元件在俯视图中具有对称中心。

根据一个实施例，磁性存储器元件具有垂直于层的平面的对称平面，第一臂和第三臂相对于对称平面彼此对称，并且第二臂和第四臂相对于对称平面彼此对称。

根据一个实施例，对于每个臂而言，堆叠部的最靠近臂的部分包括在俯视图中与臂的中轴线形成锐角的方向上伸长的部。

根据一个实施例，所述锐角中的至少一个介于30°至60°之间。

根据一个实施例，所述伸长部中的至少一个形成尖端。

根据一个实施例，所述伸长部中的至少一个形成圆形尖端。

根据一个实施例，金属化部与第一臂、第二臂、第三臂和第四臂形成交叉，堆叠部被伸长并且定位在交叉的中央。

根据一个实施例，堆叠部包括中央部，该中央部在与第三臂的中轴线形成角度的方向上伸长，该角度介于0°至30°之间，优选介于5°至25°之间。

根据一个实施例，第一臂和第二臂的中轴线基本共线并且第三臂和第四臂的中轴线基本共线，堆叠部具有以轴线的交汇点为中心的伸长的形状，并且所述锐角介于30°至45°之间。

根据一个实施例，第一臂和第三臂的中轴线基本共线并且第二臂和第四臂的中轴线基本共线，第一臂和第二臂的中轴线基本平行，并且第一臂和第二臂在相反方向上延伸。

根据一个实施例，第二臂和第三臂的中轴线基本共线，并且第一臂和第四臂的中轴线与第一臂和第三臂的中轴线基本正交。

另一个实施例提供了一种用于对存储器元件进行编程的方法，包括以下步骤：在第一臂和第二臂之间通过第一电流或在第三臂和第四臂之间通过第二电流。

根据一个实施例，第一电流或第二电流是交流电流。

附图说明

这些特征和优点以及其他特征和优点将在下面参考附图提供的非限制性实施例的描述中详细描述，在附图中：

图1A和图1B分别是磁性存储器元件的示意性截面图和示意性透视图；

图1C是图1A和图1B中所示的磁性存储器元件的简化俯视图；

图2是磁性存储器元件的示意性俯视图；

图3A和图3B分别是磁性存储器元件的一个实施例的示意性透视图和示意性俯视图；

图4图示了图3中所示的实施例的操作；以及

图5A至图5E是磁性存储器元件的其他实施例的示意性俯视图。

具体实施方式

在各个附图中由相同的附图标记表示相同的元件，并且此外，不同的附图不是按比例绘制的。为了清楚起见，仅示出和概述了对理解所描述的实施例有用的元件。

在以下描述中，除非另外指明，否则当提及绝对位置描述符(例如术语“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或相对术语(例如“上方”、“下方”、“上部”等)时，在图1A、图1B、图3A和图4中正在提及所讨论的元件的取向。除非另外说明，否则表述“大致”、“基本上”和“约”是指在10％以内，优选在5％以内，或者关于取向，在15度以内，优选在10度以内。

图3A和图3B分别是磁性存储器元件30的一个实施例的示意性透视图和示意性俯视图。

磁性存储器元件30包括由层部的堆叠形成的堆叠部31。堆叠部31从底部到顶部包括导电层部32、具有与层的平面正交的磁化35的可编程磁性层部34、与层32不同的非磁性层部36、磁性层部38和电极40。电极40连接到端子C。层32、34、36、38和40与形成结合图1A至图1C描述的相应区域10、11、12、13和14的薄层类似。具体地，结合图1A至图1C描述的替代方案是可应用的。

堆叠部31被定位在金属化部42的中央部分上，在俯视图中，金属化部42是具有四个臂的交叉形状。四个臂44D、44E、44F和44G具有形成直角的中轴线45D、45E、45F、45G。四个臂44D、44E、44F和44G通过位于臂的端部的相应触点46D、46E、46F和46G连接到相应的端子D、E、F和G。在俯视图中，堆叠部31呈矩形形状，该矩形形状在与轴线45D、45E、45F和45G形成基本上等于45度的锐角的方向47上伸长。

相对的臂44D和44F的轴线45D和45F与方向47之间的锐角48D和48F沿逆时针方向取向。相对的臂44E和44G的轴线45E和45G与方向47之间的锐角48E和48G沿顺时针方向取向。在这种构造中，放置在相对的臂44D和44F中的一个或另一个上的沿着轴线45D和45F观看堆叠部的观察者在其右侧看到堆叠部的最靠近他的部分。放置在相对的臂44E和44G中的一个或另一个上的沿着轴线45E和45G观看堆叠部的观察者在其左侧看到堆叠部的最靠近他的部分。

在操作期间，存储器元件30连接到适于使电流流过相对的端子D和F或流过相对的端子E和G的设备。

为了对存储器元件30进行编程，发明人已经注意到，通过使流过相对的端子D和F的电流在磁化35上施加第一取向，并且通过在相对的端子E和G之间流动的电流施加反向取向。这些取向的施加与分别流过端子D和F、E和G的电流的方向无关。

图4示出了示出存储器元件30的操作的四个示意性俯视图V1至V4。视图V2对应于180°旋转之后的视图V1，视图V3对应于逆时针旋转90°之后的视图V1，并且视图V4对应于旋转180°之后的视图V3。视图V1到V4中的每个视图的取向使得以从底部到顶部的相同的方向示出电流的流动。

在图4左上方的视图V1中，端子E位于图的顶部。电流I_GE从端子G流向端子E。发明人已经注意到堆叠部31中的电流I_GE的路径则具有对可编程磁性层34的磁化35施加取向的性质。在堆叠部中的电流的路径和由此产生的电子的自旋的作用在整个可编程层34中是不均匀的。因此，所施加的取向延伸到整个可编程层34的磁化是显著的。在这个示例中，从下层32朝向上层36的取向54被施加在磁化35上。

在图4左下方的视图V2中，端子E位于图的底部。电流I_EG在存储器元件30中从端子E流向端子G。在俯视图中，存储器元件30相对于堆叠部31的中心对称。因此，堆叠部31中的电流I_EG的路径与电流I_GE的路径相同。因此，磁化35的取向54与视图V1中的方向相同。施加在可编程层34的磁化35上的取向不取决于流过端子E和G的电流的流向。

在图4右上方的视图V3中，端子D位于图的顶部。电流I_FD在存储器元件30中从端子F流向端子D。堆叠部31中的电流I_FD的路径是视图V1中的电流I_GE的路径的镜像。镜垂直于图4的平面并平行于电流流过的臂。负责由电流I_FD的通过而产生的磁化的局部电子的自旋的作用相对于镜与由电流I_GE的通过而产生的作用反对称。因此，在可编程磁性层34的磁化35上施加与视图V1和V2的取向54相反的取向59。

在图4右下方的视图V4中，端子D位于图的底部。电流I_DF在存储器元件30中从端子D流向端子F。堆叠部31中的从端子D朝向端子F的电流I_DF的路径与视图V3的电流I_FD的路径相同。因此，可编程层的磁化的取向不取决于流过端子D和F的电流的方向。

以类似于结合图1A和图1B描述的读取的方式，通过测量端子C和端子D、E、F和G中的任何一个端子上的电阻来获得对存储器元件30的读取。上层38和40以及端子C构成读取组件。可选地，可以省略读取组件，以及可以例如通过使用反常霍尔效应(extraordinaryHall effect)的电子读取设备或光学读取设备来替换读取组件。

图5A至5E是磁性存储器元件的其他实施例的示意性俯视图。为了清楚起见，结合图5A至图5E描述的存储器元件的元素与结合图3A和图3B描述的具有相同作用的存储器元件的元素使用相同的附图标记来指定。

图5A至5E中所示的每个磁性存储器元件包括被定位在金属化部上的堆叠部。每个堆叠部包括与结合图3A和图3B所描述的堆叠部31的层的堆叠相似的层的堆叠的部分。每个堆叠部的顶部与端子C接触。

在图5A中，磁性存储器元件60包括被定位在通过四个臂44D、44E、44F和44G延伸的金属化部62上的堆叠部61。臂44D和44F沿着基本上共线的中轴线45D和45F在两个相反的方向上延伸。臂44E和44G沿着基本共线的中轴线45E和45G在两个相反的方向上延伸。堆叠部61以轴线45E和45G的汇合点为中心，并且呈矩形形状，该矩形形状沿与中轴线成锐角并且相对于彼此成锐角(例如介于30°至45°之间)的方向66延伸。

在俯视图中，轴线45D和45F与方向66之间的锐角68D和68F沿逆时针方向取向。轴线45E和45G与方向66之间的锐角68E和68G沿顺时针方向取向。存储器元件60相对于堆叠部61的中心对称。此外，存储器元件相对于垂直于图5B的平面且包含轴66的镜对称。因此，存储器元件60的操作类似于结合图4A至图4D描述的操作，四个编程电流流过端子E和F或流过端子E和G。

在图5B中，磁性存储器元件70包括以结合图3A和图3B描述的交叉形式定位在金属化部42的中央的堆叠部71。堆叠部71包括中央部72，该中央部72具有矩形形状，该矩形形状在与轴线45D、45E、45F和45G形成基本上等于45度的锐角的方向73上伸长。部72从其每个小侧面通过尖端形式的部74和75沿方向73延伸。相对的臂44D和44F的相应轴线45D和45F与方向73之间的锐角78D和78F沿逆时针方向取向。相对的臂44E和44G的相应轴线45E和45G与方向73之间的锐角78E和78G沿顺时针方向取向。

存储器元件70具有与结合图3A和图3B所描述的存储器元件30相同的对称性。因此，存储器元件70的操作类似于存储器元件30的操作。

此外，本发明人已经注意到，堆叠部的靠近臂的部分中的尖端形成部74、75的存在具有使得能够用较弱的电流对存储器元件进行编程的优点。

可选地，可以省略中央部72。然后，两个部74和75形成被定位在交叉中央并沿方向73伸长的菱形的尖端。

在图5C中，磁性存储器元件80包括位于结合图3A和图3B所描述的金属化部42的中央的堆叠部81。堆叠部81包括平行四边形形状的中央部82，其大侧面与方向45D形成小于45°的锐角83。中央部82从其每个小侧通过尖端形成部84和85沿与轴线45D、45E、45F和45G形成锐角的相应方向86和87延伸。部85的尖端例如基本上位于臂44D的边缘和臂44E的边缘之间的交汇点处。部85的尖端例如基本上位于臂44F的边缘和臂44G的边缘之间的交汇点处。相应轴线45D和45F与方向86之间的锐角88D和88F沿逆时针方向取向。相应轴线45E和45G与方向87之间的锐角88E和88G沿顺时针方向取向。在俯视图中，存储器元件80相对于堆叠部81的中心对称。由此可以推断，通过在相对的端子上流过电流而施加的编程不取决于电流的方向。

作为示例，锐角83为约15°。锐角88D和88F可以是约45°。

存储器元件80相对于镜不对称。然而，如在结合图3A和图3B所描述的存储器元件30中一样，电流从臂44D或44F中的一个流向堆叠部，从电流看来，堆叠部的最靠近电流的部分在电流的右侧。电流从臂44E或44G中的一个流向堆叠部，从电流看来，堆叠部的最靠近电流的部分在电流的左侧。堆叠部相对于臂的这种构造向存储器元件80提供与图3A、图3B和图4的存储器元件30的操作相同的操作。

实际上，当电流流过存储器元件30的端子D和F时以及当电流流过存储器元件80的端子D和F时，这些电流在堆叠部的最靠近臂44D的部分中具有相似的路径。同样，这两个电流在堆叠部的最靠近臂44F的部分中具有相似的路径。然而，堆叠部的最靠近臂的这些部分确定施加在可编程层34的磁化上的取向。这就是为什么当电流从端子D流向端子F时，施加在可编程层的磁化上的取向在存储器元件80和存储器元件30中是相同的。对于从端子F流向端子D、从端子E流向端子G以及从端子G流向端子E的电流也是如此。

存储器元件80可以具有比存储器元件70的部74和75更尖锐的尖端形成部84和85，这具有使得能够使用减小的写入电流来对存储器元件进行编程的优点。

在图5D中，磁性存储器元件90包括被定位在通过四个臂44D、44E、44F和44G延伸的金属化部92上的堆叠部91。臂44D和44E沿着基本上共线的相应中轴线45D和45E在两个相反方向上延伸。臂44F和44G沿着基本上共线的相应中轴线45F和45G在两个相反的方向上基本上平行于臂44D和44E延伸。臂44D和44E位于金属化部92的同一侧。堆叠部91包括在臂之间居中的细长的中央矩形部93。对于每个相应的臂44D、44E、44F、44G，中央部93从其最靠近臂的小侧面通过细长部94D、94E、94F、94G在与臂形成锐角的方向96D、96E、96F、96G上延伸。每个细长部94D、94E、94F、94G呈尖端的形式，其接近相应臂44D、44E、44F、44G的离中央部93最远的边缘。轴线45D与方向96D之间的锐角98D沿逆时针方向取向。轴线45E与方向96E之间的锐角98E沿顺时针方向取向。

轴线45F与方向96F之间的锐角98F沿逆时针方向取向。轴线45G与方向96G之间的锐角98G沿顺时针方向取向。此外，存储器元件90具有与关于图3A和图3B所描述的存储器元件30相同的对称性。因此，存储器元件90的操作类似于存储器元件34的操作，编程电流流过端子D和F或流过端子E和G。

作为示例，锐角98D、98E、98F、98G大致相等并且为约45°。

存储器元件90具有包括使得可以用较弱的电流对存储器元件进行编程的尖端形式的部94D、94E、94F、94G的优点。存储器元件90还具有由平行臂供电的优点，平行臂的布置便于将存储器元件集成到电子组件中，例如集成在包括许多存储器元件的存储器中。

在图5E中，磁性存储器元件100包括被定位在通过四个臂44D、44E、44F和44G延伸的金属化部102上的堆叠部101。臂44D和44G沿着基本上共线的相应中轴线45D和45G在两个相反方向上延伸。臂44E和44F在基本上垂直于轴线45D和45G的方向上沿中轴线45E和45F在臂44D和44G的同一侧上延伸。堆叠部101包括沿着轴线45D伸长的矩形中央部103。中央部103位于臂44E和44F之间，并且被发现大部分在轴45D和45G的与臂44E和44F相对的侧。中央部103通过其每个小侧由尖端形式的细长部104和105延伸。部104位于臂44D和44E的对面，并在接近臂44D的一侧和臂44E的一侧之间的交汇点的同时沿方向106延伸。部105位于臂44F和44G的对面，并且在靠近臂44F的一侧和臂44G的一侧之间的交汇点的同时沿方向107延伸。轴线45D与方向106之间的锐角108D沿逆时针方向取向。轴线45F与方向107之间的锐角108F沿逆时针方向取向。轴线45E与方向106之间的锐角108E沿顺时针方向取向。轴线45G与方向107之间的锐角108G沿顺时针方向取向。作为示例，锐角108D为约45°。锐角108E可以为约45°。

在存储器元件100的构造中，电流在臂44D和44F中的一个或另一个中沿着轴线45D和45F流向堆叠部，从电流看来，堆叠部的最靠近电流的部分在电流右侧。电流在臂44E和44G中的一个或另一个中沿着轴线45E和45G流向堆叠部，在电流看来，堆叠部的最靠近电流的部分在电流左侧。因此，存储器元件100的操作类似于结合图5D描述的存储器元件80的操作。

例如在诸如包括许多存储器元件的存储器的电子设备中，臂的布置可以促进存储器元件100的实现。

可选地，存储器元件100的臂44E可以由相对于轴线45D与图5E所示的臂44E对称的臂44E替代。应该注意的是，在这个替代方案中，锐角108E及其方向不被修改。

作为示例，在图3A、图3B和图5A至图5E的与中轴线45D至45G正交的方向上测量的臂44D至44F的尺寸介于10nm至200nm之间。

用于对存储器元件进行编程的电流例如介于10⁵A/cm²和10⁸A/cm²之间。

可编程磁性层可以包括具有特定垂直磁各向异性的合金，特别是FePt、FePd、CoPt或稀土/过渡金属合金，特别是GdCo、TdFeCo。可编程磁性层可以包括在堆叠部中具有由界面引起的垂直磁各向异性的金属或合金，特别是Co、Fe、CoFe、Ni、CoNi。

夹着可编程磁性层34的层32、36中之一可以是非磁性金属，例如Pt、W、Ir、Ru、Pd、Cu、Au、Bi、Hf或这些金属的合金，或者可以以这些金属中的每种金属的若干层的堆叠的形式。

导电层32可以由非磁性或反铁磁性材料制成。反铁磁性材料的实例包括Mn基合金(诸如IrMn、FeMn、PtMn)或诸如PtFeMn或氧化物(诸如CoOx或NiOx)这些化合物的合金。下层32的电导率必须足以在写入阶段允许电流通过。

覆盖可编程磁性层的非磁性层36可以由诸如SiOx、AlOx、MgOx、TaOx、HfOx的电介质氧化物或诸如SiN、BNx的电介质氮化物制成，具有能够允许隧道效应的厚度。

夹着可编程磁性层的层32、36中的一个的厚度可以介于0.5nm至200nm之间，更特别地介于0.5nm至100nm之间，并且优选地小于3nm。

可编程磁性层的厚度可以小于3nm。

写入组件的磁性层38可以由磁性材料或磁性材料的化合物制成，或者包括若干层的磁性和非磁性材料。

上述磁性存储器元件的一个优点在于编程电流可以是交流的，并且在于如果直流的，则不需要担心其方向。

已经描述了具体的实施例。本领域技术人员将会想到各种替代和改变。具体地，尽管已经描述了布置在金属化部上的堆叠部的具体构造，但是对于每个臂而言，其他构造是可行的，只要置于臂上的、在臂的中轴线的方向上观察堆叠部的外部观察者看到：对于臂中的两个臂而言，堆叠部的最靠近臂的部分大部分在他的左边，对于另外两个臂而言，堆叠部的最靠近臂的部分大部分在他的右边。

而且，尽管上述磁性存储器元件的堆叠部都具有尖角的形状，但实际的形状可以是圆形的。特别地，尖端可以是圆形的，曲率半径优选地介于1nm至10nm之间。

此外，术语“金属化部”必须被解释为指定金属或非金属导电材料，例如掺杂半导体。

此外，尽管在所描述的存储器元件中，编程层被非磁性层覆盖，但该非磁性层可以被磁性层代替或者包括若干层的磁性和非磁性材料，重要的是夹着编程层的层是不同的。

此外，尽管在所描述的存储器元件中金属化部通过直臂延伸，但这些金属化部还可以通过弯曲臂延伸，所述弯曲臂在其最靠近堆叠部的部分中具有与直臂相同的方向，并且具有由直臂的中轴限定的中轴。

Claims

1.一种磁性存储器元件(30；60；70；80；90；100)，包括：

堆叠部(31；61；71；81；91；101)，所述堆叠部包括在导电层部(32)和与所述导电层不同的层部(36)之间的磁性层部(34)，所述磁性层具有垂直于层的平面的磁化(35)；

金属化部(42；62；72；82；92；102)，所述堆叠部置于所述金属化部上；以及

第一金属化臂、第二金属化臂、第三金属化臂和第四金属化臂(44D至44G)，每个臂具有中轴线(45D至45G)，

其中，对于每个臂而言，电流沿每个臂的所述中轴线的方向流向所述堆叠部，从所述电流看来，对于所述第一臂和所述第二臂(44E，44G)而言所述堆叠部的最靠近所述臂的部分大部分在所述电流的左边，并且对于所述第三臂和所述第四臂(44D，44F)而言所述堆叠部的最靠近所述臂的部分大部分在所述电流的右边。

2.根据权利要求1所述的磁性存储器元件(30；60；70；80；90；100)，其中，所述磁性层具有小于3nm的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的磁性存储器元件(30；60；70；80；90)，在俯视图中具有对称中心。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁性存储器元件(30；60；70；90)，具有与所述层的平面垂直的对称平面，所述第一臂和所述第三臂(44E，44D)相对于所述对称平面彼此对称，并且所述第二臂和所述第四臂(44G，44F)相对于所述对称平面彼此对称。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性存储器元件(30；60；70；80；90；100)，其中，对于每个臂(44D至44G)而言，所述堆叠部的最接近所述臂的部分包括在俯视图中与所述臂的中轴线(45D至45G)形成锐角的方向上伸长的部分(31；61；74，75；84，85；94D至94G；104，105)。

6.根据权利要求5所述的磁性存储器元件(30；60；70；80；90；100)，其中，所述锐角中的至少一个锐角介于30°至60°之间。

7.根据权利要求5或6所述的磁性存储器元件(70；80；90；100)，其中，所述伸长的部分(74，75；84，85；94D至94G；104，105)中的至少一个形成尖端。

8.根据权利要求5或6所述的磁性存储器元件(70；80；90；100)，其中，所述伸长部(74，75；84，85；94D至94G；104，105)中的至少一个形成圆形尖端。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的磁性存储器元件(30；70；80)，其中，所述金属化部(42)与所述第一臂、所述第二臂、所述第三臂和所述第四臂(44D至44G)形成交叉，所述堆叠部(31；71；81)被伸长并被定位在所述交叉的中央。

10.根据权利要求9所述的磁性存储器元件(80)，其中，所述堆叠部(81)包括中央部(82)，所述中央部在与所述第三臂(44D)的中轴线(45D)形成的角度(83)的方向上伸长，所述角度介于0°至30°之间，优选地介于5°至25°之间。

11.根据权利要求5至8中任一项所述的磁性存储器元件(60)，其中，所述第一臂和所述第二臂(44E，44G)的中轴线(45E，45G)基本共线并且所述第三臂和所述第四臂(44D，44F)的中轴线(45D，45F)基本共线，所述堆叠部(61)具有以这些中轴线的交点为中心的伸长的形状，并且所述锐角(68D至68G)介于30°至45°之间。

12.根据权利要求5至8中任一项所述的磁性存储器元件(90)，其中，所述第一臂和所述第三臂(44E，44D)的中轴线(45E，45D)基本共线并且所述第二臂和所述第四臂(44E，44G)的中轴线(45G，45F)基本共线，所述第一臂和所述第二臂(44E，44G)的中轴线(45E，45G)基本平行，并且所述第一臂和所述第二臂在相反方向上延伸。

13.根据权利要求5至8中任一项所述的磁性存储器元件(100)，其中，所述第二臂和所述第三臂(44G，44D)的中轴线(45G，45D)基本共线并且所述第一臂和所述第四臂(44E，44F)的中轴线(45E，45F)基本正交于所述第一臂和所述第三臂的中轴线。

14.一种用于对根据权利要求1至13中任一项所述的存储器元件(30；60；70；80；90；100)进行编程的方法，包括以下步骤：在第一臂和第二臂(44E，44G)之间通过第一电流(I_GE，I_EG)或在第三臂与第四臂(44D，44F)之间通过第二电流(I_DF，I_FD)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一电流或所述第二电流(I_GE，I_EG)是交流电流。