CN110224058A - 磁性器件以及对磁性器件的磁性结进行写入的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了磁性器件以及对该磁性器件编程的方法。该磁性器件包括多个磁性结和具有多个侧面的至少一个自旋‑轨道相互作用(SO)活性层。SO活性层(们)在与所述多个侧面基本上平行的方向(们)上传输电流。磁性结(们)的每个与所述侧面相邻并且基本上围绕SO活性层的一部分。每个磁性结包括自由层、参考层和在参考层与自由层之间的非磁性间隔物层。SO活性层(们)由于穿过SO活性层(们)的电流而对自由层施加SO转矩。自由层在稳定磁性状态之间可切换。自由层可以使用所述电流进行写入，并且在一些方面可以使用驱动经过磁性结的另一电流进行写入。

Description

磁性器件以及对磁性器件的磁性结进行写入的方法
技术领域
本公开涉及垂直自旋轨道转矩器件。
背景技术
磁性存储器，尤其是磁性随机存取存储器(MRAM)，由于其在操作期间的高读/写速度、优秀的耐久性、非易失性和低功耗的潜力而引起了越来越多的关注。MRAM能利用磁性材料作为信息记录介质来存储信息。一些磁性存储器使用电流对磁性材料进行写入。一种这样的磁性存储器使用自旋-轨道相互作用(SO)转矩对磁性结编程。
诸如SO转矩磁性随机存取存储器(SOT-MRAM)的基于SO转矩的存储器结合具有高自旋-轨道相互作用的线(下文称为SO线)利用常规磁隧道结(MTJ)。常规MTJ包括钉扎(或参考)层、自由层以及在钉扎层与自由层之间的隧道势垒层。MTJ通常位于基板上，并且可以包括籽晶层(们)和盖层(们)以及反铁磁(AFM)层。参考层和自由层是磁性的。参考层的磁化被固定或钉扎在特定方向上。自由层具有可变的磁化。参考层和自由层可以使其磁化垂直于层的平面(垂直于平面)取向或者在层的平面中(平面内)取向。SO线与常规MTJ的自由层相邻。高自旋-轨道相互作用可以归因于材料本身的体效应(自旋霍尔效应)，归因于界面相互作用(拉什巴(Rashba)效应)、一些其它效应和/或其某种组合。
在常规SO存储器中，通过驱动平面内电流(CIP)经过SO线而执行写入。如果自由层磁矩是平面内稳定的，那么平面内SO转矩能独自使自由层在稳定状态之间切换。因此，被驱动经过相邻SO线的电流产生可切换自由层的磁化方向而无需额外切换机制(们)的SO转矩。相反，如果自由层具有垂直于平面稳定的磁矩，那么额外转矩被使用。因为自旋轨道转矩在平面内，所以为了使用平面内电流可靠地切换磁矩，需要对称性破缺的额外转矩，并且该对称性破缺的额外转矩可通过适度的外部磁场、堆叠内(in-stack)磁偏置或穿过MgO势垒的STT来实现。平面内电流产生可用于使自由层磁矩从垂直方向旋转至接近平面内方向的SO转矩。切换至期望的方向使用外部磁偏置或STT电流来完成。例如，外部磁场、额外AFM层或偏置结构可以使自由层磁偏置以完成切换至期望的状态。
虽然常规磁性结可以使用自旋转移进行写入并且用在自旋转移矩随机存取存储器(STT-RAM)中，但是存在缺点。通常，SO转矩不是切换自由层的有效机制。换言之，SO角度(对SO转矩的该效率的度量)通常较小。因此，会需要高写入电流进行写入。此外，不与磁性结相邻的区域中的自旋电流在写入时不被使用。因此，该自旋电流会被浪费。使用SO转矩的存储单元可能具有大的占用区域(footprint)，因为三端器件可能用于写入和读取操作。磁性结的层中的垂直磁矩也可能在一些实施方式中不可用。因而可缩放性(scalability)会受到限制。因此，仍然期望用于改善SO转矩磁性器件的机制。
发明内容
描述了磁性器件以及对该磁性器件编程的方法。
根据一些示例性实施方式的一种磁性器件包括至少一个磁性结和具有多个侧面的至少一个自旋-轨道相互作用(SO)活性层。SO活性层(们)在与所述多个侧面基本上平行的方向(们)上传输电流。磁性结(们)的每个与所述多个侧面相邻并且基本上围绕SO活性层的一部分。每个磁性结包括自由层、参考层以及参考层与自由层之间的非磁性间隔物层。SO活性层(们)由于穿过SO活性层(们)的电流而对自由层施加SO转矩。自由层在稳定磁性状态之间可切换。自由层可以使用所述电流进行写入，并且在一些方面可以使用驱动经过磁性结的另一电流进行写入。
根据一些示例性实施方式的一种磁性器件包括：多个自旋-轨道相互作用(SO)活性层；与所述多个SO活性层的每个联接的至少一个磁性结，所述至少一个磁性结的每个包括自由层、参考层和在参考层与自由层之间的势垒层；以及多个线，与所述至少一个磁性结的参考层联接。所述多个SO活性层的每个具有多个侧面并且在与所述多个侧面基本上平行的至少一个方向上传输电流。所述至少一个磁性结的每个与所述多个侧面相邻并且基本上围绕多所述多个SO活性层的每个的一部分。所述多个SO活性层的每个由于穿过所述多个SO活性层的每个的电流而对自由层施加SO转矩。自由层在多个稳定磁性状态之间可切换。自由层的所述多个稳定磁性状态选自沿着所述至少一个方向的成轴向的第一稳定状态、与所述多个侧面平行的第二稳定状态、以及与所述多个侧面基本上垂直的成径向的第三稳定状态。
根据一些示例性实施方式的一种对磁性器件的至少一个磁性结进行写入的方法包括驱动自旋-轨道相互作用(SO)写入电流经过具有多个侧面的至少一个SO活性层。所述至少一个SO活性层在与所述多个侧面基本上平行的至少一个方向上传输SO写入电流。所述至少一个磁性结的每个与所述多个侧面相邻并且基本上围绕SO活性层的一部分。所述至少一个磁性结的每个至少包括自由层。所述至少一个SO活性层由于穿过所述至少一个SO活性层的SO写入电流而对自由层施加SO转矩。
可以改善使用利用SO转矩进行写入的磁性结的磁性器件的性能。例如，可以增强用于自旋电流的界面，设计可以是可缩放的，可以使用更少的选择器件，可以缩短切换时间，可以分开优化读取和写入，和/或可以减少在一些方面中使用的隧道势垒的击穿。
附图说明
图1A-1C描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的一示例性实施方式的透视图、剖视图和顶视图。
图2A-2C描绘了垂直磁性结的磁矩的示例性实施方式。
图3A-3B描绘了在使用SO转矩切换之后的自由层的磁矩的示例性实施方式。
图4描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的另一示例性实施方式的顶视图。
图5描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的另一示例性实施方式的顶视图。
图6描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的另一示例性实施方式的顶视图。
图7A-7B描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的一示例性实施方式的透视图和顶视图。
图8A-8C描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的一示例性实施方式的透视图、剖视图和顶视图。
图9A-9F描绘了在写入和读取期间的包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件的一示例性实施方式的剖视图。
图10描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性存储器的另一示例性实施方式的透视图。
图11描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性存储器的另一示例性实施方式的透视图。
图12描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性存储器的另一示例性实施方式的透视图。
图13描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性存储器的另一示例性实施方式的电路图。
图14描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性存储器的另一示例性实施方式的电路图。
图15描绘了包括使用SO转矩可编程的多个垂直磁性结的磁性器件的另一示例性实施方式的透视图。
图16描绘了包括使用SO转矩可编程的多个垂直磁性结的磁性器件的另一示例性实施方式的透视图。
图17是描绘了提供使用垂直磁性结中的SO转矩可编程并包括垂直磁性结的磁性器件的方法的一示例性实施方式的流程图。
图18是描绘了对使用SO转矩可编程并包括垂直磁性结的磁性结编程的方法的一示例性实施方式的流程图。
具体实施方式
示例性实施方式涉及在诸如磁性存储器和/或逻辑器件的磁性器件中可使用的磁性结、以及使用此类磁性结的器件。磁性存储器可以包括磁性随机存取存储器(MRAM)，并且可以用在采用非易失性存储器的电子设备中。这样的电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、平板电脑、膝上型电脑以及其它便携式和非便携式计算设备。以下描述被给出以使本领域普通技术人员能够做出及使用本发明，并且在专利申请及其要求的背景下被提供。对示例性实施方式的各种修改以及在此描述的一般原理和特征将容易明显。示例性实施方式主要从特定实现方式中提供的特定方法和系统方面进行描述。然而，该方法和系统将在其它实现方式中有效地操作。诸如“示例性实施方式”、“一个实施方式”和“另一实施方式”的短语可以指相同或不同的实施方式以及指多个实施方式。实施方式将关于具有某些部件的系统和/或装置来描述。然而，该系统和/或装置可以包括比所示部件更多或更少的部件，并且在不脱离本发明范围的情况下可以进行对部件的布置和类型的变化。示例性实施方式还将在具有某些步骤的特定方法的背景下被描述。然而，该方法和系统对于具有不同和/或额外的步骤、按照不与示例性实施方式相矛盾的不同顺序的子步骤和/或步骤的其它方法有效地操作。因此，本发明不旨在限于示出的实施方式，而是符合与在此描述的原理和特征相一致的最宽范围。
示例性实施方式在具有某些部件的特定方法、磁性结和磁性存储器的背景下被描述。本领域普通技术人员将容易认识到，本发明与具有其它和/或额外的部件和/或不与本发明相矛盾的其它特征的磁性结及磁性存储器的使用相一致。方法和系统还在对自旋轨道相互作用现象、磁各向异性和其它物理现象的当前理解的背景下被描述。因此，本领域普通技术人员将容易认识到，对方法和系统的行为的理论解释是基于对自旋轨道相互作用现象、磁各向异性和其它物理现象的该当前理解而作出。然而，在此描述的方法和系统不依赖于特定的物理解释。本领域普通技术人员还将容易认识到，方法和系统在与基板具有特定关系的结构的背景下被描述。然而，本领域普通技术人员将容易认识到，该方法和系统与其它结构一致。此外，方法和系统在某些层为合成和/或简单的背景下被描述。然而，本领域普通技术人员将容易认识到，这些层可具有另一结构。此外，方法和系统在具有特定层的磁性结的背景下被描述。然而，本领域普通技术人员将容易认识到，也可使用具有不与该方法和系统相矛盾的额外和/或不同的层的磁性结。而且，某些部件被描述为是磁性、铁磁性和亚铁磁性的。当在此使用时，术语磁性可包括铁磁、亚铁磁或类似结构。当在此使用时，“平面内”基本上在磁性结的一个或更多个层的平面内或平行于该平面。相反，“垂直”和“垂直于平面”对应于与磁性结的一个或更多个层基本上垂直的方向。
在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用术语“一”和“该”及类似指示词将被解释为涵盖单数和复数两者，除非这里另有指示或者与上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”将被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)，除非另有说明。当在此使用时，术语“基本上”、“约”、“近似”和类似术语用作近似的术语而不用作程度的术语，并且旨在解释本领域普通技术人员会认识到的测量值或计算值的固有偏差。
除非另外规定，这里使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。注意，对这里提供的任何及所有示例或示例性术语的使用仅旨在更好地阐明本发明，而非对本发明范围的限制，除非另外说明。此外，除非另外规定，通用词典中定义的所有术语可以不被过度解释。
描述了磁性器件以及对该磁性器件编程的方法。该磁性器件包括多个磁性结、以及具有多个侧面的至少一个自旋-轨道相互作用(SO)活性层。SO活性层(们)与所述多个侧面基本上平行的方向(们)上传输电流。磁性结(们)的每个与所述侧面相邻并且基本上围绕SO活性层的一部分。每个磁性结包括自由层、参考层以及在参考层与自由层之间的非磁性间隔物层。SO活性层(们)由于穿过SO活性层(们)的电流而对自由层施加SO转矩。自由层在稳定磁性状态之间可切换。自由层可以使用该电流进行写入，并且在一些方面可以使用驱动经过磁性结的另一电流进行写入。
图1A-1C描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结110的磁性器件100的一示例性实施方式的透视图、剖视图和顶视图。为清楚起见，图1A-1C未按比例绘制。此外，未示出磁性器件100的诸如位线、行选择器和列选择器的部分。磁性器件100包括磁性结110以及与上述SO线相似的自旋-轨道相互作用(SO)活性层(也可称为SO活性线或线)130。在一些实施方式中，还可以包括选择器件(未示出)和其它部件。未示出可位于SO活性层130与磁性结110之间的可选的插入层。通常，多个磁性结110和多个SO活性层130可以被包括在磁性器件100中。磁性器件100可以用在各种电子设备中。
磁性结110包括自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116。磁性结110还可以包括具有高自旋极化的可选的极化增强层(们)(PEL(们))。例如，PEL可以包括Fe、CoFe和/或CoFeB。PEL可以在参考层116与非磁性间隔物层114之间和/或非磁性间隔物层114与自由层112之间。可以存在接触、可选的籽晶层(们)和可选的盖层(们)，但为了简单起见没有被示出。可选的钉扎层(未示出)可以用于固定参考层116的磁化(未示出)。可选的钉扎层可以是通过交换偏置相互作用而钉扎参考层116的磁化(未示出)的AFM层或多层。然而，在另外的实施方式中，可以省略可选的钉扎层或者可以使用另外的结构。在下面讨论的另外的实施方式中，可以省略参考层116和非磁性间隔物层114。
图1A-1C中也未示出在下面的基板，部件110和130生长在该基板上。在一些实施方式中，基板在x-y平面中。在这样的实施方式中，z方向垂直于该平面并且是竖直的。在这样的实施方式中，磁性结110使它的层112、114和116的平面垂直于基板的平面。换言之，层112、114和116之间的界面会与基板表面(未示出)成非零角度。在所示实施方式中，如果基板在x-y平面中，则所述界面基本上垂直于基板。因此，磁性结110可以被认为是垂直磁性结。在另外的实施方式中，层112、114和116之间的界面可以相对于基板倾斜。例如，如果磁性结110的轮廓为圆锥形而非圆筒形，或者如果磁性结110为圆筒形但是具有不平行于z轴的轴线。在另外的实施方式中，基板以另外的方式取向。例如，基板可以在x-z平面或y-z平面中。在这样的实施方式中，SO活性层130的轴线是水平的。在这样的实施方式中，磁性结110的一部分位于SO活性层130之下。然而，可能难以制造这样的实施方式。
参考层116是磁性的并且可以为多层。例如，参考层116可以是合成反铁磁体(SAF)，其包括与诸如Ru的非磁性层(们)交替插置并夹住诸如Ru的非磁性层(们)的多个铁磁层。其它多层可以用在参考层116中。例如，参考层116可以包括CoFe、CoFeB、FeB和/或CoPt中的一种或更多种，或者由CoFe、CoFeB、FeB和/或CoPt中的一种或更多种构成。注意，当在此使用时，CoFeB、FeB、CoB、CoPt和列出的其它材料表示其中未指示化学计量的合金。例如，CoFeB可以包括(CoFe)1-xBx，其中在沉积态x大于或等于0且小于或等于0.5。例如，x可以是至少0.2且不大于0.4。其它材料和/或结构对于参考层116是可行的。参考层116的磁矩可以具有下面讨论的各种配置。
非磁性间隔物层114在参考层116与自由层112之间。非磁性间隔物层114可以是隧道势垒层。例如，非磁性间隔物层114可以包括MgO、铝氧化物和/或钛氧化物，或者由MgO、铝氧化物和/或钛氧化物构成。MgO层可以是结晶的并具有200取向以增强隧道磁阻(TMR)。在另外的实施方式中，非磁性间隔物层114可以是不同的隧道势垒层，可以是导电层，或者可以具有另外的结构。
自由层112是磁性的并且可以为多层。自由层112可以是SAF或其它多层。例如，自由层112可以包括CoFe、CoFeB和/或Fe中的一种或更多种，或者由CoFe、CoFeB和/或Fe中的一种或更多种构成。自由层112的磁矩可以具有下面讨论的各种稳定状态。自由层112与SO活性层130的侧面相邻。在所示实施方式中，SO活性层130的侧面为圆筒形并且垂直于x-y平面。自由层112基本上垂直于x-y平面并且为圆筒形。在图1A-1C所示的实施方式中，自由层112与SO活性层130的侧面的至少一部分邻接或共用界面。在另一实施方式中，薄层可以插入自由层112与SO活性层130之间。例如，这样的层可以调节/增强SO转矩。虽然在图1A-1C中被示出为完全围绕SO活性层130的与磁性结110相邻的侧面，但是在另外的实施方式中，自由层112可以不完全围住SO活性层130。例如，可以存在从图1A-1C所示的磁性结110缺失的部分。在一些实施方式中，例如，可以省略SO活性层130的一侧上的不超过一半的磁性结。然而，通常期望完全围绕SO活性层130的侧面的一部分的磁性结110。
磁性结110被配置使得自由层112使用写入电流在稳定磁性状态之间可切换，该写入电流沿着SO活性层130的轴线(例如沿着图1A-1C中的z轴/±z方向)穿过SO活性层130。因此，自由层112使用SO转矩可编程。在一些实施方式中，自由层112在没有驱动经过磁性结110的写入电流的情况下可编程。换言之，在一些实施方式中，不需要自旋转移矩(STT)对磁性结110进行写入。然而，在备选实施方式中，可以使用驱动经过磁性结110的适度电流和/或外部磁场/磁偏置来帮助切换自由层磁矩。
SO活性层130是具有强自旋-轨道相互作用并用于切换自由层112的磁矩(未示出)的层。例如，SO活性层可以包括具有拥有大自旋-轨道耦合的大SO角度的材料(诸如T、W、IrMn和Pt中的一种或更多种)或拓扑绝缘体(诸如BiTe、BiSe、BiSb和/或SbTe)，或者由所述材料或所述拓扑绝缘体构成。虽然被称为“层”，但是在图1A-1C所示的实施方式中，用于传输电流的线130由SO活性材料构成。因此，当与SO材料结合使用时，术语“层”不必意味着特定形状或相对于基板的取向。例如，SO活性层130不必是薄的、矩形的或平面的。虽然线130在图1A-1C中由SO活性层130构成，但是在另外的实施方式中，线130可以包括其它材料。例如，在远离磁性结110的区域中，更高电导率的材料可以代替或补充SO活性层130。在另外的实施方式中，可以使用更高电阻率/更低电导率的芯。写入电流在+z方向或-z方向上沿着SO活性层130的长度被驱动。该写入电流引起伴随的SO相互作用，这导致在对自由层112进行写入时所利用的自旋-轨道转矩。
如上所述，自由层112以及参考层116的稳定磁性状态可以具有各种配置。图2A-2C描绘了磁性器件100的示例性实施方式以及垂直磁性结110A、110B和110C的磁矩。磁性结110A、110B和110C与磁性结110相似。磁性结110A包括分别与磁性结110的自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112A、非磁性间隔物层114和参考层116A。因此，磁性结110A的层112A、114和116A中使用的结构、功能和材料与磁性结110的层112、114和116的结构、功能和材料相似。然而，自由层112A的磁矩113A和参考层116A的磁矩117A分别被明确示出。参考层磁矩117A沿着z轴。自由层稳定磁性状态沿着+z方向和-z方向。换言之，自由层112使其易轴平行于图1A所示的z轴。磁性器件100A可以具有改善的可缩放性，可以具有快速切换性(例如小于0.5纳秒)，并且可以是热稳定的，但是在一些实施方式中会需要用于切换的大电流密度。
磁性结110B包括分别与磁性结110的自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112B、非磁性间隔物层114和参考层116B。因此，磁性结110B的层112B、114和116B中使用的结构、功能和材料与磁性结110的层112、114和116的结构、功能和材料相似。然而，自由层112B的磁矩113B和参考层116B的磁矩117B分别被明确示出。参考层磁矩117B环绕z轴，因而环绕SO活性层130。自由层稳定磁性状态也环绕z轴。磁性器件100B可以具有改善的可缩放性，可以使用用于切换的更低的电流密度(例如小于3MA/cm2)，并且可以是热稳定的，但是会需要更长的切换时间(例如大于10纳秒)。
磁性结110C包括分别与磁性结110的自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112C、非磁性间隔物层114和参考层116C。因此，磁性结110C的层112C、114和116C中使用的结构、功能和材料与磁性结110的层112、114和116的结构、功能和材料相似。然而，自由层112C的磁矩113C和参考层116C的磁矩117C分别被明确示出。参考层磁矩117C是径向的。在所示实施方式中，磁矩117C朝向z轴。在另一实施方式中，磁矩117C可以径向远离z轴。类似地，自由层稳定磁性状态也是径向的。磁性器件100C可以提供居间性能。例如，磁性器件100C具有改善的可缩放性，可以使用界面垂直磁各向异性(I-PMA)以提高热稳定性，可以使用居间电流密度(例如大于20MA/cm2)，并且可以具有更短些的切换时间(例如<1纳秒)，但热稳定性会较低。
因此，磁性结110A、110B和110C中示出了磁矩的三种特定配置。在另一实施方式中，可以使用另外的配置。
参照回图1A-1C，磁性结110可以以常规方式来读取。因此，不足以使用STT对磁性结110编程的读取电流可以在与层112、114和116之间的至少一些界面垂直的方向上被驱动经过磁性结110。在所示实施方式中，电流可以径向(垂直于z轴)被驱动，或者在另一方向上诸如沿着y轴或沿着x轴被驱动。磁性结110的电阻是基于自由层磁矩与参考层磁矩之间的取向。因此，通过确定磁性结110的电阻，可以从磁性结110读取数据。磁性结110A、110B和110C可以以类似方式来读取。
然而，在对磁性结110编程时，写入电流被驱动经过SO活性层130并且与SO活性层130的与自由层112相邻的侧面基本上平行。在所示实施方式中，这是沿着z轴。基于电流的方向，在彼此相反方向上极化的自旋可以漂移到SO活性层130的彼此相反侧。因为自由层112和磁性结110基本上围绕SO活性层130的侧面，所以所有这些极化自旋可以用于对自由层112进行写入。在一些实施方式中，自由层112的稳定磁性状态被配置使得归因于这些自旋的SO转矩能切换自由层112的磁性状态。
例如，图3A-3B描绘了在使用SO转矩切换之后的磁性结100B中的自由层112B的磁矩的示例性实施方式。如上所述，自由层112B具有环绕z轴(SO活性层130)的稳定磁性状态。因此，如果磁矩环绕SO活性层130，则图3A-3B实质上描绘了写入期间的磁性结110。图3A描绘了当电流经过SO活性层130被驱动出页面平面时的磁性器件100/100B。因此，电流密度Jc+被示出。由于SO效应，自旋迁移到SO活性层130的侧面，如图所示。SO活性层130一侧上的自旋具有与SO活性层130相反侧上的自旋相反的极化。这些自旋对自由层112施加了SO转矩，导致自由层磁矩113B'在所示方向上。
相反，图3B描绘了当电流经过SO活性层130被驱动进入页面平面时的磁性器件100/100B。因此，电流密度Jc-被示出。由于SO效应，自旋迁移到SO活性层130的侧面，如图所示。SO活性层130一侧上的自旋仍然具有与SO活性层130相反侧上的自旋相反的极化。然而，取向已经翻转。这些自旋对自由层112施加了SO转矩，导致自由层磁矩113B"在所示方向上。因此，在图3A和图3B所示的实施方式中，自由层112可以仅使用经过SO活性层130的SO电流Jc+/Jc-来编程。在另外的实施方式中，可以通过额外的电流和/或磁场来辅助编程。例如，STT电流可以被驱动经过磁性结110。用于编程的这种机制可以与具有环绕z轴、相对于z轴径向取向、或沿着z轴的自由层磁矩的稳定磁性状态的磁性结110A、110B和/或110C一起使用。在这样的实施方式中，STT电流可以用于选择磁矩的最终方向。因此，在这样的实施方式中，可以使用更为适度的STT电流来切换自由层112。
磁性器件100、100A、100B和100C可以具有改善的性能。自由层112/112A/112B/112C可以使用SO转矩和驱动经过SO活性层130的电流来编程。因为没有STT写入电流被驱动经过磁性结110用于编程，所以可以避免对磁性结110的损坏。例如，可以避免隧道势垒层140的击穿。即使STT写入电流被驱动经过磁性结110/110A/110B/110C，电流大小也可以更小。因此，可以减少或防止对磁性结110/110A/110B/110C的损坏。而且，可以增强SO转矩对自由层112/112A/112B/112C起作用的界面。照此，在对磁性结110/110A/110B/110C仍然进行写入的同时，更小的写入电流可以被驱动经过SO活性层130。磁性结110/110A/110B/110C和SO活性层130的配置可以更加可缩放并且切换时间缩短。写入可以主要使用经过SO活性层的电流来实现，而读取使用经过磁性结的电流来执行。结果，读取和写入可以被分开优化。
图4-6描绘了分别包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结110D、110E和110F以及SO活性层130D、130E和130F的磁性器件100D、100E和100F的示例性实施方式的顶视图。磁性结110D、110E和110F与磁性结110、110A、110B和110C相似。磁性结110D包括分别与自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112D、非磁性间隔物层114D和参考层116D。因此，层112D、114D和116D中使用的结构、功能和材料与层112、114和116的结构、功能和材料相似。类似地，SO活性层130D与SO活性层130相似。因此，SO活性层130D中使用的结构、功能和材料与SO活性层130中使用的结构、功能和材料相似。磁性结110D与SO活性层130D的占用区域为椭圆形而非圆形。因此，磁性器件100不限于圆形的占用区域。
磁性结110E包括分别与自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112E、非磁性间隔物层114E和参考层116E。因此，层112E、114E和116E中使用的结构、功能和材料与层112、114和116的结构、功能和材料相似。类似地，SO活性层130E与SO活性层130相似。因此，SO活性层130E中使用的结构、功能和材料与SO活性层130中使用的结构、功能和材料相似。磁性结110E与SO活性层130E的占用区域为正方形而非圆形。因此，磁性器件100不限于圆形的占用区域。此外，夹层118被示出。该夹层118位于SO活性层130E与自由层112E之间。层118可以用于调节(增强和/或减小)自由层112E与SO活性层130E之间的相互作用。例如，可以增强SO转矩。
磁性结110F包括分别与自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112F、非磁性间隔物层114F和参考层116F。因此，层112F、114F和116F中使用的结构、功能和材料与层112、114和116的结构、功能和材料相似。类似地，SO活性层130F与SO活性层130相似。因此，SO活性层130F中使用的结构、功能和材料与SO活性层130中使用的结构、功能和材料相似。磁性结110F与SO活性层130F的占用区域为矩形而非圆形。此外，磁性结110F被示出为不完全围绕SO活性层130F。而是存在孔或槽119。然而，如上所述，通常，期望磁性结围绕SO活性层以便增大可用于经由SO转矩的相互作用的区域。
图7A-7B描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结(们)110G的磁性器件100G的一示例性实施方式的透视图和顶视图。磁性结110G与磁性结110、110A、110B、110C、110D、110E和110F相似。磁性结110G包括分别与磁性结110的自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116相似的自由层112、非磁性间隔物层114和参考层116。因此，磁性结110G的层112、114和116中使用的结构、功能和材料与磁性结(们)110、110A、110B、110C、110D、110E和110F的层112/112A/112B/112C/112D/112E/112F、114/114D/114E/114F和116/116A/116B/116C/116D/116E/116F的结构、功能和材料相似。类似地，SO活性层130G与SO活性层130相似。因此，SO活性层130G中使用的结构、功能和材料与SO活性层130中使用的结构、功能和材料相似。
然而，线131包括SO活性层130G和芯132两者。芯132可以具有比SO活性层130G更低的电导率/更高的电阻率。例如，芯132可以由包括但不限于多晶硅、SiN和/或SiO的材料(们)形成。
磁性器件100G可以共享磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E和/或100F的益处。此外，电流可以优选离与自由层112的界面更近地传输经过SO活性层130G。结果，SO活性层130G和线131在向自由层112传送SO转矩方面可以具有提高的效率。因此，磁性器件100G的性能可以进一步得到改善。
图8A-8C描绘了包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结110H的磁性器件100H的一示例性实施方式的透视图、剖视图和顶视图。为清楚起见，图8A-8C未按比例绘制。此外，未示出磁性器件100H的诸如位线、行选择器和列选择器的部分。磁性器件100H包括与上述磁性结110、110A、110B、110C、110D、110E、110F和/或110G以及SO活性层130、130D、130E，130F和/或130G相似的磁性结110H和自旋-轨道相互作用(SO)活性层130。在一些实施方式中，还可以包括选择器件(未示出)和其它部件。未示出可位于SO活性层130与磁性结110H之间的诸如层118的可选的夹层。通常，多个磁性结110H和多个SO活性层130可以被包括在磁性器件100H中。磁性器件100H可以用在各种电子设备中。
磁性结110H包括与磁性结110的自由层112相似的自由层112。因此，磁性结110H中的自由层112的材料和配置与磁性结110中的自由层112的材料和配置相似。例如，自由层112可以是SAF或其它多层。磁性结110H还可以包括具有高自旋极化的可选的PEL(们)。可以存在接触、可选的籽晶层(们)和可选的盖层(们)，但为了简单起见未被示出。虽然自由层112被示出为邻接SO活性层130，但是在另外的实施方式中，诸如夹层118的层可以插入自由层112与SO活性层130的侧面之间。此外，虽然被示出为完全围绕SO活性层130的侧面，但是在另外的实施方式中，自由层112可以包括孔或者可以在不完全围绕SO活性层130的情况下终止。
因此，磁性结110H包括自由层112。然而，磁性结110的非磁性间隔物层114和参考层116被省略。因此，在对自由层112编程中不使用STT。在一些实施方式中，除了SO转矩之外还可以使用外部磁场对自由层112进行写入。此外，磁性结110H使用沿着z轴被驱动经过SO活性层130的电流来读取，该电流不足以对自由层112编程。
例如，图9A-9F描绘了在写入和读取期间的包括使用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件100H的一示例性实施方式的剖视图。图9A和图9B描绘了刚被编程之后的磁性结110H。图9A描绘了在写入电流Jc+已被驱动经过SO活性层130之后的磁性结110H。因此，自由层112已进行了写入使得其磁矩113H在所示取向上稳定。图9B描绘了在写入电流Jc-已被驱动经过SO活性层130之后的磁性结110H。因此，自由层112已进行了写入使得其磁矩113H'在相反方向上稳定。
图9C-9F描绘了在读取期间的磁性器件100H的侧视图。磁性结110H使用具有沿着z轴被驱动经过SO活性层130的电流密度J+和J-的电流来读取。该电流不足以对自由层112编程。自由层112的磁性状态利用电阻之差来读取，该电阻之差归因于自由层112的磁矩和SO活性层130中的自旋的配置。图9C和图9D描绘了当自由层磁矩如图所示环绕SO活性层130(在SO活性层130的一侧上从页面平面出来并且在另一侧上进入页面平面)时的磁性器件100H。在图9C中，电流J+导致相反取向的自旋迁移到SO活性层的相反侧，如图所示。凭借电流J+，自旋与自由层112的磁矩对准并导致电阻R1+。如图9D所示，SO活性层130中的自旋与自由层112的磁矩相反。所得电阻为R1-。而且，R1->R1+。因此，差分测量导致J+与J-之间的电阻的负差值。
图9E和图9F描绘了当自由层112具有相反方向上的磁矩时的电阻测量。电流J+导致自旋以与图9C相同的方式在SO活性层130内迁移。然而，在这种情况下，自旋在与自由层磁矩相反的方向上，并导致电阻R2+。对于电流J-，自旋如图9D所示那样迁移。然而，自旋现在与自由层112的磁矩对准并导致电阻R2-。而且，R2-<R2+。因此，差分电阻测量导致J+与J-之间的电阻的正差值。因此，磁性结100H可以使用仅经过SO活性层130的电流来读取和编程。
虽然已经在此描述了特定的磁性器件100、100A，100B、100C、100D、100E、100F、100G和100H以及特定的磁性结110、110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G和110H，但是本领域普通技术人员将认识到，在此描述的一个或更多个特征可以以未明确示出的方式进行组合。
图10是可以使用包括利用SO转矩进行写入的垂直磁性结的磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H和/或其它磁性器件中的一个或更多个的磁性存储器200A的一示例性实施方式的透视图。仅示出了磁性存储器200A的一部分。例如，未示出读/写列选择驱动器以及字线选择驱动器(们)。注意，可以提供其它和/或不同的部件。
磁性存储器200A包括基板202、线201和203以及存储单元210A。每个存储单元210A包括选择晶体管220A、磁性结212和SO活性层211。虽然每个存储单元仅一个磁性结212被示出，但是在另外的实施方式中，可以使用额外的磁性结。SO活性层211与SO活性层130、130D、130E、130F和/或130G/线131相似。磁性结212与磁性结(们)110、110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H和/或另外的垂直磁性结相似。此外，从磁性结212相对于基板202的取向可看出，磁性结212具有可基本上垂直于基板202的界面(未示出)。示出的晶体管220A是平面晶体管。在另一实施方式中，可以使用另一选择器件。例如，可以使用双向阈值选择器(OTS)器件。此外，还示出了可以用于驱动电流经过磁性结212来读取和/或写入的线201。然而，如果使用仅有自由层的磁性结110H，则可以省略线201。因为磁性存储器200A使用磁性结212和SO活性层211，所以磁性存储器200A可以享受上述益处。
图11是可以使用包括利用SO转矩进行写入的垂直磁性结的磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H和/或其它磁性器件中的一个或更多个的磁性存储器200B的一示例性实施方式的透视图。仅示出了磁性存储器200B的一部分。例如，未示出读/写列选择驱动器以及字线选择驱动器(们)。注意，可以提供其它和/或不同的部件。
磁性存储器200B包括基板202、线201和203以及存储单元210B。每个存储单元210B包括选择晶体管220B、磁性结212和SO活性层211。虽然每个存储单元仅一个磁性结212被示出，但是在另外的实施方式中，可以使用额外的磁性结。SO活性层211与SO活性层130、130D、130E、130F和/或130G/线131相似。磁性结212与磁性结(们)110、110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H和/或另外的垂直磁性结相似。此外，从磁性结212相对于基板202的取向可看出，磁性结212具有可以基本上垂直于基板202的界面(未示出)。示出的晶体管220B是平面晶体管。在另一实施方式中，可以使用包括但不限于OTS选择器件的另一选择器件。还示出了可以用于驱动电流经过磁性结212来读取和/或写入的线201。然而，如果使用仅有自由层的磁性结100H，则可以省略线201。
图11中还示出了额外的选择器230B。选择器230B可以是OTS选择器或其它类似器件。因为磁性存储器200B使用磁性结212和SO活性层211，所以磁性存储器200B可以享受上述益处。此外，使用两个选择器件220B和230B可以减少或消除电流的潜在路径(sneakpath)。照此，性能可以进一步得到改善。
图12是可以使用包括利用SO转矩进行写入的垂直磁性结的磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H和/或其它磁性器件中的一个或更多个的磁性存储器200C的一示例性实施方式的透视图。仅示出了磁性存储器200C的一部分。例如，未示出读/写列选择驱动器以及字线选择驱动器(们)。注意，可以提供其它和/或不同的部件。
磁性存储器200C包括基板202、线201和203以及存储单元210C。每个存储单元210C包括选择晶体管220C、磁性结212和SO活性层211。还示出了可选的第二选择器件230C。虽然每个存储单元仅一个磁性结212被示出，但是在另外的实施方式中，可以使用额外的磁性结。SO活性层211与SO活性层130、130D、130E、130F和/或130G/线131相似。磁性结212与磁性结(们)110、110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H和/或另外的垂直磁性结相似。此外，从磁性结212相对于基板202的取向可看出，磁性结212具有可以基本上垂直于基板202的界面(未示出)。还示出了可以用于驱动电流经过磁性结212来读取和/或写入的线201。然而，如果使用仅有自由层的磁性结100H，则可以省略线201。示出的晶体管220C是垂直(三维)晶体管而非平面晶体管。
因为磁性存储器200C使用磁性结212和SO活性层211，所以磁性存储器200C可以享受上述益处。此外，如果使用两个选择器件220C和230C，则可以减少或消除电流的潜在路径。照此，性能可以进一步得到改善。此外，由于使用三维晶体管220C，磁性存储器200C可以更加可缩放。因此，磁性存储器200C可以具有增强的性能。
图13描绘了可以使用包括利用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H和/或其它磁性器件中的一个或更多个的磁性存储器300A的一示例性实施方式的示意图。仅示出了磁性存储器300A的一部分。例如，未示出读/写列选择驱动器以及字线选择驱动器(们)。注意，可以提供其它和/或不同的部件。
磁性存储器300A包括字线301、Vcc/Vdd/地/读取电压线303、Vcc/Vdd/地/浮置线305、可以连接到读出放大器的输出线307、磁性结312、SO活性层311、选择晶体管320以及可选的额外选择器件330A。部件311、312、320和(可选地)330A形成存储单元310A。为简单起见，仅标注了一个存储单元。每个磁性结312被示出为连接到输出线307。然而，如果使用仅有自由层的磁性结110H，则可以省略该连接。
因为磁性存储器300A使用磁性结312和SO活性层311，所以磁性存储器300A可以享受上述益处。此外，如果使用两个选择器件320和330A，则可以减少或消除电流的潜在路径。照此，性能可以进一步得到改善。如果晶体管320是诸如晶体管220C的垂直晶体管，则磁性存储器300A可以更加可缩放。因此，磁性存储器300A可以表现出改善的性能。
图14描绘了可以使用包括利用SO转矩可编程的垂直磁性结的磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H和/或其它磁性器件中的一个或更多个的磁性存储器300B的一示例性实施方式的示意图。仅示出了磁性存储器300B的一部分。例如，未示出读/写列选择驱动器以及字线选择驱动器(们)。注意，可以提供其它和/或不同的部件。
磁性存储器300B与磁性存储器300A相似。因此，磁性存储器300B包括分别与磁性存储器300A的部件301、303、305、307、312、311和320相似的字线301、Vcc/Vdd/地/读取电压线303、Vcc/Vdd/地/浮置线305、可以连接到读出放大器的输出线307、磁性结312、SO活性层311和选择晶体管320。部件311、312、320和(可选地)332B形成存储单元310B。为简单起见，仅标注了一个存储单元。每个磁性结312被示出为连接到输出线307。然而，如果使用仅有自由层的磁性结100H，则可以省略该连接。
每个存储单元310B可以包括可选的二极管332B。二极管332B可以用于消除潜在路径。可以使用用作二极管的另一构造来代替二极管332B。
因为磁性存储器300B使用磁性结312和SO活性层311，所以磁性存储器300B可以享受上述益处。此外，如果使用二极管332B，则可以减少或消除电流的潜在路径。照此，性能可以进一步得到改善。如果晶体管320是诸如晶体管220C的垂直晶体管，则磁性存储器300B可以更加可缩放。因此，磁性存储器300B可以表现出改善的性能。
图15-16描绘了包括使用SO转矩可编程的多个垂直磁性结412的磁性器件400A和400B的示例性实施方式的透视图。磁性结412与磁性结(们)110、110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H和/或另外的垂直磁性结相似。还示出了与SO活性层130、130D、130E、130F和/或130G/线131相似的SO活性层411。为简单起见，图15中并未标注所有的SO活性层411。虽然在每个磁性器件400A和400B中示出了特定数量的磁性结，但是在另外的实施方式中，可以使用其它数量。在磁性器件400B中，隔离器件414被示出为交替插置在磁性结412之间。例如，隔离器件414可以是与晶体管220C相似的垂直晶体管。磁性器件400A和/或400B可以被并入利用磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H和/或类似器件的装置中。例如，磁性存储器200A、200B、200C、300A和/或300B中的一个或更多个可以使用磁性器件400A和/或400B。
在一些实施方式中，磁性结412可以使用驱动经过SO活性层411的电流(即使用SO转矩)与驱动经过磁性结的电流(例如STT)的组合被单独编程。这样的实施方式包括其中SO转矩与磁化共线的磁性结，诸如磁性结100B。例如，独自不足以对磁性结412进行写入的写入电流可以被驱动经过SO活性层411。将进行写入的每个磁性结412可以同时具有驱动经过其的STT电流。例如，STT电流可以是径向的或者就在允许STT电流穿过磁性结412的层之间的界面(们)的特定方向上。在适当方向上驱动的电流的组合对期望的磁性结412进行写入。在一些实施方式中，在一个方向上驱动经过将被切换的磁性结412的STT电流帮助编程，而在相反方向上驱动经过将不被切换的磁性结412的STT电流防止对这样的磁性结的写入被编程。在另外的实施方式中，电流被驱动经过SO活性层411。小STT电流可以被驱动经过期望进行写入的磁性结412，例如以选择编程之后的最终磁化方向。在一些实施方式中，每个磁性结412的自由层的磁矩可以以与磁性结100C相似的方式在径向上稳定。驱动经过SO活性层的电流可以破坏磁矩的稳定，使得自由层磁矩环绕SO活性层411。最终的磁化方向可以通过向期望被编程的磁性结(们)412施加小STT电流来设定。当移除电流时，磁性结412在期望的径向方向上被编程。在另一实施方式中，每个磁性结412的自由层的磁矩以与磁性结100A相似的方式在轴向上(沿着图15和图16所示的圆筒的轴线)稳定。在这样的实施方式中，驱动经过SO活性层的电流仍然可以破坏磁矩的稳定，使得自由层磁矩环绕SO活性层411。最终的磁化方向可以通过向期望被编程的磁性结(们)412施加小STT电流来设定。该STT由于参考层的磁矩而具有轴向方向。当移除电流时，磁性结412在期望的轴向方向上被编程。
图17描绘了制造使用SO转矩可编程并包括垂直磁性结的磁性器件的方法500的一示例性实施方式。为简单起见，一些步骤可以被省略，按另一顺序执行，包括子步骤和/或被组合。此外，方法500可以在已执行了形成磁性存储器的其它步骤之后开始。为简单起见，方法500在磁性器件100的背景下被描述。然而，可以形成其它磁性器件，包括但不限于磁性器件100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G和/或100H。
经由步骤502，提供至少一个SO活性层130。步骤502可以包括沉积并图案化每个SO活性层130所需的材料。在一些实施方式中，步骤502包括形成低电导率的芯132和在芯132上的SO活性层130G。因此，柱可以在步骤502中形成。作为步骤502的部分，可以可选地提供夹层118。
然后，经由步骤504，可以形成磁性结110。步骤504可以包括全面式沉积(blanketdepositing)用于自由层112、非磁性间隔物层114、参考层116以及磁性结110中所需的任何额外层的层。或者，可以省略非磁性间隔物层114和/或参考层116。还可以执行退火(们)和/或其它工艺步骤。然后可以限定磁性结110。例如，平坦化步骤可以去除磁性结110的层112、114和116以及SO活性层130的物理暴露的部分。
然后经由步骤506，可以完成制造。例如，隔离和/或选择器件可以被形成。如果将制造磁性器件400A和/或400B，则可以形成随后的SO活性层130和磁性结110。
使用方法500，可以制造磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G和/或相似的磁性器件。结果，可以实现磁性器件100、100A、100B、100C、100D、100E、100F和/或100G的益处。
图18描绘了使用SO转矩对磁性结编程的方法510的一示例性实施方式。为简单起见，一些步骤可以被省略，按另一顺序执行，包括子步骤和/或被组合。此外，方法510可以在已执行了其它步骤之后开始。为简单起见，方法510在磁性结110的背景下被描述。然而，可以对其它磁性结编程，包括但不限于磁性结110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H和/或相似的磁性结。
经由步骤512，期望的电流被驱动经过SO活性层130/线131。因此，电流沿着SO活性层130/线131的轴线被驱动并且与侧面基本上平行。在借助SO转矩的电流足以根据需要对器件编程的实施方式中，方法510终止。
然而，在一些实施方式中，使用多个电流对磁性结编程。因此，经由步骤514，额外的STT电流可以被驱动。在一些实施方式中，STT电流被驱动经过待编程的磁性结。在这样的实施方式中，期望STT电流帮助编程和/或选择自由层112的最终状态。在另外的实施方式中，STT电流可以被驱动经过磁性结，无论磁性结是否待编程。在这样的实施方式中，步骤514中提供的STT电流的方向取决于磁性结110是否待编程。如果是，则STT电流在对SO转矩补益的方向上被驱动。如果不是，则STT电流在与SO转矩对抗的方向上被驱动。在一些实施方式中，经过SO活性层130的电流与STT电流基本上同时开始。在另外的实施方式中，首先开始经过SO活性层130的电流，稍后开始STT电流。类似地，在一些实施方式中，经过SO活性层130的电流可以在STT电流变为零之前终止。在另外的实施方式中，STT电流可以在经过SO活性层130的电流之前终止。在另外的实施方式中，经过SO活性层130的电流和经过磁性结的STT电流可以基本上同时终止。然而，在大多数实施方式中，经过SO活性层130的电流和STT电流在时间上重叠。
因此，磁性结110、110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G、110H、212、312和/或412可以被编程。结果，可以实现磁性器件(们)100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、200A、200B、200C、300A、300B、400A和/或400B的益处。
已经描述了提供及使用磁性结和用该磁性结制造的存储器的方法与系统。该方法和系统已经根据所示示例性实施方式被描述，并且本领域普通技术人员将容易认识到，实施方式可以有变化，并且任何变化将在该方法和系统的精神及范围内。因此，本领域普通技术人员可以进行许多修改而不背离所附权利要求的精神和范围。
本申请要求享有2018年3月2日提交的题为“包括磁性随机存取存储器的垂直自旋轨道转矩器件”的临时专利申请第62/637,596号、以及2018年5月1日提交的题为“垂直自旋轨道转矩器件”的专利申请第15/968,514号的权益，并通过引用合并于此。

Claims (18)

1.一种磁性器件，包括：
具有多个侧面的至少一个自旋-轨道相互作用活性层，所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层在与所述多个侧面平行的至少一个方向上传输电流；以及
至少一个磁性结，所述至少一个磁性结的每个与所述多个侧面相邻并且围绕所述自旋-轨道相互作用活性层的一部分，所述至少一个磁性结的每个包括自由层，所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层由于穿过所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层的电流而对所述自由层施加自旋-轨道相互作用转矩，所述自由层在多个稳定磁性状态之间可切换。
2.根据权利要求1所述的磁性器件，其中所述至少一个磁性结的每个还包括：
参考层；以及
非磁性间隔物层，所述非磁性间隔物层在所述参考层与所述自由层之间。
3.根据权利要求1所述的磁性器件，还包括：
基板，所述至少一个磁性结的每个与所述基板形成非零角度。
4.根据权利要求3所述的磁性器件，其中所述非零角度为90度。
5.根据权利要求1所述的磁性器件，其中所述至少一个磁性结的每个具有圆形的剖面。
6.根据权利要求1所述的磁性器件，其中所述自由层的所述多个稳定磁性状态选自沿着所述至少一个方向的成轴向的第一稳定状态、与所述多个侧面平行的第二稳定状态、以及与所述多个侧面垂直的成径向的第三稳定状态。
7.根据权利要求2所述的磁性器件，其中所述自旋-轨道相互作用活性层具有第一电阻率并且是包括具有第二电阻率的芯的线的部分，所述自旋-轨道相互作用活性层围绕所述芯，所述第一电阻率小于所述第二电阻率。
8.根据权利要求1所述的磁性器件，其中所述至少一个磁性结为单个磁性结，以及其中所述磁性器件还包括：
与所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层联接的选择器件。
9.根据权利要求8所述的磁性器件，其中所述选择器件选自平面晶体管和三维晶体管。
10.根据权利要求7所述的磁性器件，还包括：
与所述参考层联接的二极管。
11.根据权利要求1所述的磁性器件，其中所述至少一个磁性结为多个磁性结。
12.根据权利要求11所述的磁性器件，还包括：
与所述多个磁性结交替插置的至少一个隔离器件。
13.一种磁性器件，包括：
多个自旋-轨道相互作用活性层，所述多个自旋-轨道相互作用活性层的每个具有多个侧面并且在与所述多个侧面平行的至少一个方向上传输电流；
至少一个磁性结，与所述多个自旋-轨道相互作用活性层的每个联接，所述至少一个磁性结的每个与所述多个侧面相邻并且围绕所述多个自旋-轨道相互作用活性层的每个的一部分，所述至少一个磁性结的每个包括自由层、参考层和势垒层，所述势垒层在所述参考层与所述自由层之间，所述多个自旋-轨道相互作用活性层的每个由于穿过所述多个自旋-轨道相互作用活性层的每个的电流而对所述自由层施加自旋-轨道相互作用转矩，所述自由层在多个稳定磁性状态之间可切换，所述自由层的所述多个稳定磁性状态选自沿着所述至少一个方向的成轴向的第一稳定状态、与所述多个侧面平行的第二稳定状态、以及与所述多个侧面垂直的成径向的第三稳定状态；以及
多个线，与所述至少一个磁性结的所述参考层联接。
14.一种对磁性器件的至少一个磁性结进行写入的方法，包括：
驱动自旋-轨道相互作用写入电流经过具有多个侧面的至少一个自旋-轨道相互作用活性层，所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层在与所述多个侧面平行的至少一个方向上传输所述自旋-轨道相互作用写入电流，所述至少一个磁性结的每个与所述多个侧面相邻并且围绕所述自旋-轨道相互作用活性层的一部分，所述至少一个磁性结的每个至少包括自由层，所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层由于穿过所述至少一个自旋-轨道相互作用活性层的所述自旋-轨道相互作用写入电流而对所述自由层施加自旋-轨道相互作用转矩。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个磁性结的每个还包括参考层和非磁性间隔物层，所述非磁性间隔物层在所述参考层与所述自由层之间。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述自旋-轨道相互作用写入电流被驱动经过所述自旋-轨道相互作用活性层的同时，驱动自旋转移矩写入电流经过所述至少一个磁性结，所述自由层的最终磁性状态由所述自旋转移矩写入电流设定。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述自旋-轨道相互作用写入电流开始被驱动经过所述自旋-轨道相互作用活性层之后，驱动自旋转移矩写入电流经过所述至少一个磁性结。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述自旋-轨道相互作用写入电流终止之后，驱动自旋转移矩写入电流经过所述至少一个磁性结。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021123971A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-24 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction having all-around structure
CN113809229A (zh) * 2021-09-01 2021-12-17 致真存储(北京)科技有限公司 一种自旋轨道矩磁存储器及其制备方法
WO2021258346A1 (zh) * 2020-06-24 2021-12-30 中国科学院微电子研究所 自旋轨道扭矩磁随机存储单元、存储阵列及存储器
CN114429968A (zh) * 2022-01-25 2022-05-03 上海积塔半导体有限公司 一种垂直双层磁性随机存储器及其制备方法
CN114497359A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 上海积塔半导体有限公司 一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10693056B2 (en) * 2017-12-28 2020-06-23 Spin Memory, Inc. Three-dimensional (3D) magnetic memory device comprising a magnetic tunnel junction (MTJ) having a metallic buffer layer
US10347308B1 (en) 2017-12-29 2019-07-09 Spin Memory, Inc. Systems and methods utilizing parallel configurations of magnetic memory devices
US10803916B2 (en) 2017-12-29 2020-10-13 Spin Memory, Inc. Methods and systems for writing to magnetic memory devices utilizing alternating current
US10192789B1 (en) 2018-01-08 2019-01-29 Spin Transfer Technologies Methods of fabricating dual threshold voltage devices
US10319424B1 (en) 2018-01-08 2019-06-11 Spin Memory, Inc. Adjustable current selectors
US10770510B2 (en) 2018-01-08 2020-09-08 Spin Memory, Inc. Dual threshold voltage devices having a first transistor and a second transistor
US20190296228A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Spin Transfer Technologies, Inc. Three-Dimensional Arrays with Magnetic Tunnel Junction Devices Including an Annular Free Magnetic Layer and a Planar Reference Magnetic Layer
US10692556B2 (en) 2018-09-28 2020-06-23 Spin Memory, Inc. Defect injection structure and mechanism for magnetic memory
US10878870B2 (en) 2018-09-28 2020-12-29 Spin Memory, Inc. Defect propagation structure and mechanism for magnetic memory
US10658021B1 (en) * 2018-12-17 2020-05-19 Spin Memory, Inc. Scalable spin-orbit torque (SOT) magnetic memory
US10930843B2 (en) 2018-12-17 2021-02-23 Spin Memory, Inc. Process for manufacturing scalable spin-orbit torque (SOT) magnetic memory
CN112820820B (zh) * 2019-12-24 2023-05-19 长江存储科技有限责任公司 磁阻随机存取存储器
US11968905B2 (en) * 2020-07-01 2024-04-23 Northeastern University Sputter deposited crystalline ordered topological insulator/ferromagnet (TI/FM) thin film heterostructures for spintronics applications
US20230282264A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Memory Arrays, Methods of Forming the Same, and Methods of Operating the Same
US20240249759A1 (en) * 2023-01-20 2024-07-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Multilayered vertical spin-orbit torque devices
US20240324473A1 (en) * 2023-03-24 2024-09-26 International Business Machines Corporation Chiral spin-current supply structure for mtj-based memory

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101621113A (zh) * 2008-07-03 2010-01-06 海力士半导体有限公司 磁隧道结器件、具有磁隧道结器件的存储单元及制造方法
US20120294077A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 Micron Technology, Inc. Spin torque transfer memory cell structures and methods
CN103887425A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 三星电子株式会社 磁性结和磁存储器以及用于提供磁性结的方法
US20150035099A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing magnetic junctions including a package structure usable in spin transfer torque memories
US9443905B1 (en) * 2015-08-25 2016-09-13 HGST Netherlands B.V. Implementing 3D scalable magnetic memory with interlayer dielectric stack and pillar holes having programmable area
CN107658382A (zh) * 2017-08-28 2018-02-02 西安交通大学 一种基于自旋霍尔效应的磁随机存储器

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001084758A (ja) 1999-09-17 2001-03-30 Fujitsu Ltd 強磁性トンネル接合ランダムアクセスメモリ、スピンバルブランダムアクセスメモリ、単一強磁性膜ランダムアクセスメモリ、およびこれらをつかったメモリセルアレイ
TW569442B (en) 2001-12-18 2004-01-01 Toshiba Corp Magnetic memory device having magnetic shield layer, and manufacturing method thereof
JP4040414B2 (ja) 2001-12-28 2008-01-30 株式会社東芝 磁気メモリ
JP3661652B2 (ja) * 2002-02-15 2005-06-15 ソニー株式会社 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ装置
JP3884312B2 (ja) * 2002-03-28 2007-02-21 株式会社東芝 磁気記憶装置
JP4492052B2 (ja) 2003-08-21 2010-06-30 Ｔｄｋ株式会社 磁気記憶セルおよび磁気メモリデバイス
JP2006100424A (ja) 2004-09-28 2006-04-13 Tdk Corp 磁気記憶装置
JP2006100423A (ja) 2004-09-28 2006-04-13 Tdk Corp 磁気記憶装置
FR2889348B1 (fr) * 2005-07-27 2008-09-12 Commissariat Energie Atomique Dispositif magnetoresistif
US20070236978A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Wilson Jannier M R Non-volatile Reactive Magnetic Memory device (REMM)
US7885105B2 (en) 2008-03-25 2011-02-08 Qualcomm Incorporated Magnetic tunnel junction cell including multiple vertical magnetic domains
US7881104B2 (en) 2008-08-08 2011-02-01 Seagate Technology Llc Magnetic memory with separate read and write paths
US9076537B2 (en) * 2012-08-26 2015-07-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing a magnetic tunneling junction using spin-orbit interaction based switching and memories utilizing the magnetic tunneling junction
US9490421B2 (en) * 2012-12-21 2016-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing vertical spin transfer switched magnetic junctions and memories using such junctions
US9490297B1 (en) * 2015-09-30 2016-11-08 HGST Netherlands B.V. Half select method and structure for gating rashba or spin hall MRAM
KR102482373B1 (ko) * 2015-11-24 2022-12-29 삼성전자주식회사 자기 저항 메모리 장치 및 그 제조 방법
KR102522620B1 (ko) * 2016-11-29 2023-04-19 삼성전자주식회사 자기 메모리 소자 및 자기 메모리 소자의 쓰기 방법
JP6291608B1 (ja) * 2017-03-17 2018-03-14 株式会社東芝 磁気記憶装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101621113A (zh) * 2008-07-03 2010-01-06 海力士半导体有限公司 磁隧道结器件、具有磁隧道结器件的存储单元及制造方法
US20120294077A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 Micron Technology, Inc. Spin torque transfer memory cell structures and methods
CN103887425A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 三星电子株式会社 磁性结和磁存储器以及用于提供磁性结的方法
US20150035099A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing magnetic junctions including a package structure usable in spin transfer torque memories
US9443905B1 (en) * 2015-08-25 2016-09-13 HGST Netherlands B.V. Implementing 3D scalable magnetic memory with interlayer dielectric stack and pillar holes having programmable area
CN107658382A (zh) * 2017-08-28 2018-02-02 西安交通大学 一种基于自旋霍尔效应的磁随机存储器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021123971A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-24 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction having all-around structure
US11289644B2 (en) 2019-12-19 2022-03-29 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction having all-around structure
GB2605919A (en) * 2019-12-19 2022-10-19 Ibm Magnetic tunnel junction having all-around structure
AU2020405412B2 (en) * 2019-12-19 2023-12-14 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction having all-around structure
WO2021258346A1 (zh) * 2020-06-24 2021-12-30 中国科学院微电子研究所 自旋轨道扭矩磁随机存储单元、存储阵列及存储器
CN113809229A (zh) * 2021-09-01 2021-12-17 致真存储(北京)科技有限公司 一种自旋轨道矩磁存储器及其制备方法
CN113809229B (zh) * 2021-09-01 2023-10-03 致真存储(北京)科技有限公司 一种自旋轨道矩磁存储器及其制备方法
CN114497359A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 上海积塔半导体有限公司 一种自旋轨道矩磁性随机存储器及其制备方法
CN114429968A (zh) * 2022-01-25 2022-05-03 上海积塔半导体有限公司 一种垂直双层磁性随机存储器及其制备方法
CN114429968B (zh) * 2022-01-25 2022-12-13 上海积塔半导体有限公司 一种垂直双层磁性随机存储器及其制备方法

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