CN111834522A - 磁性随机存储器、装置及读写控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁性随机存储器、装置及读写控制方法，所述磁性随机存储器包括：铁电层；介电层，设于所述铁电层上；以及磁隧道结，至少部分设于所述介电层上，本发明显著提高介电层和磁隧道结的界面效应，从而大幅度提高为磁隧道结提供的VCMA效应，进而优化磁性随机存储器的功耗、写入速度和热稳定性等性能。

Description

磁性随机存储器、装置及读写控制方法

技术领域

本发明涉及磁性存储器技术领域，尤其涉及一种磁性随机存储器、装置及读写控制方法。

背景技术

随着半导体工艺尺寸的不断缩小，摩尔定律放缓，漏电流的增加和互联延迟成为传统CMOS存储器的瓶颈。寻找新一代存储技术的解决方案成为集成电路研究的重点，其中磁性随机存储单元器受到广泛关注。相对比传统器件，磁性随机存储器(Magnetic randomaccess memory，MRAM)具有无限擦写次数、非易失性、读写速度快和抗辐照等优点，有望成为通用存储器，是构建下一代非易失存储器以及存内计算的理想器件。

电场(电压)调控磁各向异性(VCMA)是自旋电子学当前的一个热门领域，在磁性随机存储器方面有巨大的应用潜力。基于VCMA效应的MRAM在通常的电流引发自由层磁化翻转的过程中，通过对磁存储器件进行结构调整，并在翻转过程中施加偏置电压，可以显著降低磁化翻转所需的电流密度，使器件尺寸得以进一步降低，同时大幅降低写入功耗。但是，随着对磁性随机存储器尺寸的降低，VCMA效应系数不能满足MRAM的需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种磁性随机存储器，可显著提高介电层和磁隧道结的界面效应，从而大幅度提高为磁隧道结提供的VCMA效应，进而优化磁性随机存储器的功耗、写入速度和热稳定性等性能。本发明的另一个目的在于提供一种磁性随机存储装置。本发明的还一个目的在于提供一种磁性随机存储器的控制方法。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种磁性随机存储器，包括：

铁电层；

介电层，设于所述铁电层上；以及

磁隧道结，至少部分设于所述介电层上。

优选的，所述磁隧道结包括自由铁磁层、设于所述自由铁磁层上的隧穿层以及设于所述隧穿层上的参考铁磁层，所述自由铁磁层至少部分设于所述介电层上；或者，

所述磁隧道结包括设于所述铁电层和所述介电层间的自由铁磁层以及至少部分设于所述介电层上的参考铁磁层。

优选的，进一步包括与所述参考铁磁层电连接的第一电极和与所述自由铁磁层电连接的第二电极。

优选的，进一步包括与所述铁电层电连接的底电极。

优选的，所述底电极包括底电极层和所述底电极层电连接的第三电极，所述铁电层设于所述底电极层上。

优选的，进一步包括设于所述铁电层和所述介电层间的金属层。

优选的，所述隧穿层的底面积小于所述自由铁磁层的顶面积，所述第二电极设于所述自由铁磁层上。

优选的，所述铁电层的底面积小于所述底电极层的顶面积，所述第三电极设于所述底电极层上。

本发明还公开了一种磁性随机存储装置，包括如上所述的磁性随机存储器以及与所述磁性随机存储器电连接的控制电路；

所述控制电路用于在所述磁隧道结上施加读取电压或写入电流，在所述铁电层和介电层形成的负电容结构上施加正向偏置电压或负向偏置电压以降低或提高磁隧道结的磁各向异性。

本发明还公开了一种磁性随机存储装置的读写控制方法，包括：

在写入阶段：

通过控制电路向铁电层和介电层形成的负电容结构的两端上施加正向偏置电压以降低磁隧道结的磁各向异性；

通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加与待写入的数据对应的写入电流完成数据写入；

在读取阶段：

通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加读取电压，根据所述读取电压的变化确定磁隧道结存储的数据。

优选的，进一步包括：

在写入阶段：

在通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加与待写入的数据对应的写入电流的同时，向铁电层和介电层形成的负电容结构的两端上施加正向偏置电压；

在读取阶段：

在通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加读取电压的同时，向铁电层和介电层形成的负电容结构的两端上施加负向偏置电压。

本发明通过设置介电层和铁电层形成负电容结构，可使介电层得到电压增益效应，将磁隧道结设置在介电层和铁电层上，可显著提高介电层和磁隧道结的界面效应，从而大幅度提高为磁隧道结提供的VCMA效应，进而优化磁性随机存储器的功耗、写入速度和热稳定性等性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例一磁性随机存储器的结构图；

图2示出本发明实施例一中磁性随机存储器与外部控制电路连接的结构图；

图3示出本发明实施例一中第一电极和第二电极的电压时序图；

图4示出本发明实施例一磁性随机存储器的控制方法的流程图；

图5示出应用本发明实施例一磁性随机存储器的计算机设备的结构示意图。

图6示出本发明实施例二磁性随机存储器的结构图；

图7示出本发明实施例三磁性随机存储器的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实施例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地做出相应的解释。

现有基于磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction,MTJ)的磁性随机访问存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)包括自旋轨道矩层以及设于所述自旋轨道矩层上的至少一个磁隧道结。其中，磁隧道结包括自上向下设置的参考(铁磁)层133、势垒层(隧穿层132)和自由(铁磁)层131，自由层的底面与自旋轨道矩层的上表面接触固定。

磁隧道结的电阻值取决于自由层和参考层的磁化方向，如果自由层与参考层的磁化方向一致，则磁隧道结的电阻值较小，磁隧道结处于低阻态。反之，如果自由层与参考层的磁化方向相反，则磁隧道结的电阻值较大，磁隧道结处于高阻态。其中，参考层的磁化方向预先设置为固定不变的磁化方向，例如可采用合成反铁磁层使参考层的磁化方向固定不变，自由层的磁化方向可通过写入操作而被改变。在后期数据读取时，通过读取电路确定磁隧道结的阻态即可确定存储器中存储的数据。

电压调控磁各向异性(Voltage Control Magnetic Anisotropy,VCMA)的作用机理为在MTJ两端施加的电场导致电子电荷的累积，引起界面原子轨道和态密度的变化，从而导致界面磁各向异性的变化。基于VCMA效应的STT-MRAM是通过自旋电流实现信息写入的一种新型非易失性磁随机存储器。电流流过磁性层时，电流将被极化，形成自旋极化电流。自旋电子将自旋动量传递给自由层的磁矩，使自旋磁性层的磁矩获得自旋动量后改变方向，这个过程称为自旋传输矩。通过向自由层输入电流使自由层的磁矩发生翻转，从而改变磁隧道结的阻态，实现数据的写入。VCMA技术在通常的电流引发自由层磁化翻转的过程中，通过对磁存储器件进行结构调整，并在翻转过程中施加偏置电压，可以显著降低磁化翻转所需的电流密度，使器件尺寸得以进一步降低，同时大幅降低写入功耗。

但是，随着对磁性随机存储器尺寸的降低，VCMA效应系数不能满足MRAM的需求。VCMA技术给MRAM带来的优势与VCMA效应系数(即单位电场带来的磁各向异性变化，单位fJ/V-m，典型值为100fJ/V-m)直接相关，较高的VCMA效应系数可在同样的偏置电压下，可产生更强的磁各向异性调制效应，从而优化MRAM的写入功耗、写入速度、写入错误率和热稳定性(这几个指标互为权衡关系)。但是，在器件尺寸降低的趋势下，目前的VCMA效应系数不能满足MRAM的需求。以STT-MRAM为例，其写入电流密度通常为10⁶～10⁸A/cm²，这导致其在器件尺寸小于40nm时写入电流急剧上升，进一步缩小器件尺寸极为困难。因此，本发明通过设置铁电层和介电层形成负电容结构，提高铁电层和介电层的界面电荷积累量，进而提高VCMA效应强度。从而，当形成与现有的STT-MRAM相同的VCMA效应强度时，本发明所需的写入电流密度更低，器件尺寸可以减小，满足了磁性随机存储器不断小型化的需求。进一步，优选的，在磁性随机存储器中设置与参考铁磁层电连接的第一电极、与自由铁磁层电连接的第二电极以及与铁电层电连接的底电极，形成具有三个外接电极的磁性随机存储器。通过第二电极和底电极对负电容结构加压，通过第一电极和第二电极进行数据写入和读取。数据写入和读取电流不经过铁电层，避免了具有介电性的铁电层对数据读写过程的影响，进一步降低写入电流密度的要求，利于器件尺寸的进一步缩小。

实施例一

根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种磁性随机存储器。如图1所示，本实施例中，所述磁性随机存储器包括铁电层110、设于所述铁电层110上的介电层120以及至少部分设于所述介电层120上的磁隧道结。

本发明通过设置介电层120和铁电层110形成负电容结构，可使介电层120得到电压增益效应，将磁隧道结设置在介电层120和铁电层110上，可显著提高介电层120和磁隧道结的界面效应，从而大幅度提高为磁隧道结提供的VCMA效应，进而优化磁性随机存储器的功耗、写入速度和热稳定性等性能。

具体的，对于形成铁电层110的铁电材料来说，其存在通常情况下不能稳定的负电容区域。根据本领域公知的正反馈模型：

Q＝C₀(V+a_fQ)

其中，Q为电荷积累，V为外加电压。

将铁电材料作为通常电容则有：

Q＝C_feV＝C₀(V+a_fQ)

则有：

可见，当C_fe＜0时，由于正反馈模型无法稳定，铁电材料将持续充电直到被正反馈模型中被忽略的非线性项所限制。但是如果在铁电材料上串联一个普通电容，使得两者的总电容为正，则整个体系得以稳定，同时铁电材料和串联的普通电容的总电容值大于两者各自的电容，即：

C_tot ^-1＝C_fe ^-1+C_cap ^-1

由此，铁电层110和介电层120上下设置并电接触，等同于将铁电层110与介电层120串联形成负电容结构，可实现提高等效电容的作用。同时提高铁电层110和介电层120的界面电荷积累量，进而提高VCMA效应强度。

在可选的实施方式中，所述磁隧道结包括自由铁磁层131、设于所述自由铁磁层131上的隧穿层132以及设于所述隧穿层132上的参考铁磁层133，所述自由铁磁层131至少部分设于所述介电层120上。可以理解的是，磁隧道结的自由铁磁层131设置在介电层120上，在铁电层110和介电层120的负电容结构的作用下，在外加电压情况下产生更强的VCMA效应，提高或降低磁隧道结的磁各向异性，便于数据的写入。优选的，自由铁磁层131可包括两个铁磁层及两个铁磁层间的金属耦合层。两个铁磁层及两个铁磁层间的金属耦合层形成合成的自由铁磁层131，可提高存储器的热稳定性，降低存储器加工难度。

在其他可选的实施方式中，隧道层和自由铁磁层131组成的结构可设置多个，即磁隧道结包括多个组合的层结构和形成在多个组合的层结构上的参考铁磁层133，其中每个组合的层结构包括自由铁磁层131和设于所述自由铁磁层131上的隧穿层132。

在优选的实施方式中，磁性随机存储器进一步包括与所述参考铁磁层133电连接的第一电极150和与所述自由铁磁层131电连接的第二电极160。可以理解的是，通过将第一电极150和第二电极160接入外部的控制电路中，如图2所示。外部的控制电路可通过第一电极150和第二电极160向磁性随机存储器中输入写入电流和读取电压，实现数据的写入和读取。

在优选的实施方式中，磁性随机存储器进一步包括与所述铁电层110电连接的底电极。可以理解的是，第二电极160与自由铁磁层131电连接，通过将底电极和第二电极160接入外部的控制电路中，通过外部的控制电路向底电极和第二电极160通过不同方向的电压，从而使铁电层110和介电层120形成的负电容结构提高或降低磁隧道结的磁各向异性，实现数据的写入。优选的，可使所述隧穿层132的底面积小于所述自由铁磁层131的顶面积，将所述第二电极160设于所述自由铁磁层131上，从而降低磁性随机存储器的尺寸，便于工艺成型。

更优选的，所述底电极可包括底电极层171和所述底电极层171电连接的第三电极172，所述铁电层110设于所述底电极层171上。可以理解的是，通过将底电极设置为底电极层171和第三电极172的形式，可对铁电层110及其上层结构形成支撑，并且使底电极层171与铁电层110形成面接触，而第三电极172可与外部控制电路电连接，连接方式简单。优选的，可使所述铁电层110的底面积小于所述底电极层171的顶面积，将所述第三电极172设于所述底电极层171上，从而进一步降低磁性随机存储器的尺寸，便于工艺成型。

在该优选的实施方式中，由于铁电层110的铁电材料具有介电性，铁电层110会对数据的写入电流产生影响。为了避免磁隧道结的磁各向异性的改变与数据的读写存在冲突，设置与铁电层110电连接的底电极以及与自由铁磁层131电连接的第二电极160。在实际使用时，如图3所示，可通过在第二电极160和第三电极172间施加正向偏置电压，降低自由铁磁层131的磁各向异性，从而降低写入电流及磁随机存储器的热稳定性，使在第一电极150和第二电极160间输入很小的写入电流即可完成磁隧道结中的数据写入操作。

在数据写入完成后，由于铁电层110剩余极化的存在，其VCMA效应在外加电压结束后依然部分存在，即VCMA效应存在非易失性。在STT-MRAM中，可在写入数据时施加外加电压以降低自由铁磁层131的垂直磁各向异性，在数据写入完成后可施加负向偏置电压，提高自由铁磁层131的垂直磁各种异性，即提高磁隧道结的热稳定性，防止磁隧道结受到环境影响。

在优选的实施方式中，磁性随机存储器进一步包括设于所述铁电层110和所述介电层120间的金属层140。可以理解的是，对部分铁电材料(如氧铪锆)而言，优选的可在其与介电层120之间设置阻隔层，并且对部分介电层120或铁电层110而言，可设置金属层140作为具有特定晶格结构的种子层以提高其成膜质量。

需要说明的是，磁隧道结可选用圆柱、立方体或圆台等常见形状，以降低成本并有利于尺寸持续小型化，同时适用于双界面结构和多界面结构等多种存储器结构。在其他实施方式中，也可选用其他形状，本发明对此并不作限定。

需要说明的是，本实施例的第一电极150、第二电极160和第三电极172的设置方式仅为示例，在其他实施方式中，第一电极150、第二电极160和第三电极172也可以采用其他设置方式，可直接或间接与参考铁磁层133、自由铁磁层131和底电极层171电连接且不短路其他层结构即可，本发明对第一电极150、第二电极160和第三电极172的形状、大小和设置方式均不作限定。

优选的，所述自由铁磁层131和参考铁磁层133的材料可为铁磁金属，所述隧穿层132的材料可为氧化物。其中，铁磁金属可为钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe等材料中的至少一种形成的单一或混合金属材料，其中混合的金属材料的比例可以相同也可以不同。所述氧化物可为氧化镁MgO或氧化铝Al₂O₃等氧化物中的一种，用于产生隧穿磁阻效应。在实际应用中，铁磁金属和氧化物还可以采用其他可行的材料，本发明对此并不作限定。

优选的，铁电层110的材料可包括氧化铪及掺杂的一种或多种元素，该一种或多种元素选自硅、锆、铝、镧、钇、钆、镁与锶等元素，铁电层110的材料可包括氧化锆及掺杂的一种或多种元素，该一种或多种元素选自硅、铪、铝、镧、钇、钆、镁与锶等元素，铁电层110的材料可包括钛酸锶及掺杂的一种或多种元素，该一种或多种元素选自硅、锆、铝、镧、钇、钆、镁与铪等元素。在其他实施方式中，铁电层110还可以选用本领域其他可行的材料，本发明对此并不作限定。

优选的，介电层120的材料可包括氧化铪、氧化锆、氧化镁、氧化铝、钛酸锶和其他金属氧化物，在其他实施方式中，介电层120还可以选用本领域其他可行的材料，本发明对此并不作限定。

在优选的实施方式中，可通过传统的化学气相沉积、物理气相沉积(包含溅镀)、离子束外延、原子层沉积或磁控溅射等方法将磁性随机存储器的各层按照从下到上的顺序依次形成在底电极层171上，然后通过光刻、刻蚀等传统纳米器件加工工艺来制备形成最终的磁性随机存储器。

基于相同原理，本实施例还公开了一种磁性随机存储装置。磁性随机存储装置包括如本实施例所述的磁性随机存储器以及与所述磁性随机存储器电连接的控制电路。

其中，所述控制电路用于在所述磁隧道结上施加读取电压或写入电流，在所述铁电层110和介电层120形成的负电容结构上施加正向偏置电压或负向偏置电压以降低或提高磁隧道结的磁各向异性。

由于该装置解决问题的原理与以上存储器类似，因此本装置的实施可以参见存储器的实施，在此不再赘述。

基于相同原理，本实施例还公开了一种磁性随机存储装置的读写控制方法。本实施例中，如图4所示，所述方法包括：

在写入阶段：

S100：通过控制电路向铁电层110和介电层120形成的负电容结构的两端上施加正向偏置电压以降低磁隧道结的磁各向异性。

S200：通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加与待写入的数据对应的写入电流完成数据写入。

在读取阶段：

S300：通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加读取电压，根据所述读取电压的变化确定磁隧道结存储的数据。

在优选的实施方式中，所述方法进一步包括：

在写入阶段：

S400：在通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加与待写入的数据对应的写入电流的同时，向铁电层110和介电层120形成的负电容结构的两端上施加正向偏置电压。可以理解的是，通过第二电极160和第三电极172施加正向偏置电压，可以降低磁隧道结的磁各向异性，从而降低写入阶段时写入电流的电流密度。

在优选的实施方式中，所述方法进一步包括：

在读取阶段：

S500：在通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加读取电压的同时，向铁电层110和介电层120形成的负电容结构的两端上施加负向偏置电压。

可以理解的是，通过第二电极160和第三电极172施加负向偏置电压，可以提高磁隧道结的磁各向异性，从而降低数据读取时的误翻转概率。

由于该方法解决问题的原理与以上存储器和装置类似，因此本方法的实施可以参见存储器和装置的实施，在此不再赘述。

本实施例中的磁性随机存储器可用于形成计算机芯片等设备。具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述存储器可采用本实施例所述的磁性随机存储器。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。

如图5所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

实施例二

磁性随机存储器各膜层的上、下顺序仅为了说明各层的相对位置关系，根据磁性随机存储器的器件应用和制备工艺的不同，各层在实际空间中可以是自上向下也可以是自下而上的顺序设置，即磁性随机存储器各层的上下顺序可以反转，以利于优化薄膜质量或器件性能。因此，与实施例一不同的是，本实施例中，磁性随机存储器各层的上下位置与实施例一相反。如图6所示，本实施例中，磁性随机存储器自上而下依次为底电极270、铁电层210、金属层240、介电层220、自由铁磁层231、隧穿层232、参考铁磁层233和第一电极。磁性随机存储器还包括与自由铁磁层231电接触的第二电极260。由于本实施例中第一电极位于磁性随机存储器的底层，因此，第一电极可包括第一电极层251和位于所述第一电极层251上的第一外接电极252。本实施例的其他技术特征与实施例一中类似，在此不再赘述。

实施例三

与实施例一和实施例二不同的是，本实施例中，通过设置隧穿层与铁电层的材料和厚度，则介电层可由隧穿层代替，即此时，磁隧道结包括设于所述铁电层和所述介电层间的自由铁磁层以及至少部分设于所述介电层上的参考铁磁层。磁隧道结的一部分在铁电层和介电层之间，磁隧道结的另一部分设于介电层之上，实现数据的非易失性存储。例如，如图7所示，磁性随机存储器自上而下依次为第一电极350、参考铁磁层333、介电层320、自由铁磁层331、铁电层310和底电极层371。磁性随机存储器进一步包括与所述底电极层371电接触的第三电极372和与所述自由铁磁层331电接触的第二电极360。

在实际应用中，与实施例一中的磁性随机存储器的数据读写控制方法不同，本实施例中，需通过在第一电极和第三电极间施加正向偏置电压，降低自由铁磁层的磁各向异性，从而降低写入电流及磁随机存储器的热稳定性，使在第一电极和第二电极间输入很小的写入电流即可完成磁隧道结中的数据写入操作。本实施例的其他技术特征与实施例一中类似，在此不再赘述。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种磁性随机存储器，其特征在于，包括：

铁电层；

介电层，设于所述铁电层上；以及

磁隧道结，至少部分设于所述介电层上。

2.根据权利要求1所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述磁隧道结包括自由铁磁层、设于所述自由铁磁层上的隧穿层以及设于所述隧穿层上的参考铁磁层，所述自由铁磁层至少部分设于所述介电层上；或者，

所述磁隧道结包括设于所述铁电层和所述介电层间的自由铁磁层以及至少部分设于所述介电层上的参考铁磁层。

3.根据权利要求2所述的磁性随机存储器，其特征在于，进一步包括与所述参考铁磁层电连接的第一电极和与所述自由铁磁层电连接的第二电极。

4.根据权利要求1所述的磁性随机存储器，其特征在于，进一步包括与所述铁电层电连接的底电极。

5.根据权利要求4所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述底电极包括底电极层和所述底电极层电连接的第三电极，所述铁电层设于所述底电极层上。

6.根据权利要求1所述的磁性随机存储器，其特征在于，进一步包括设于所述铁电层和所述介电层间的金属层。

7.根据权利要求3所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述隧穿层的底面积小于所述自由铁磁层的顶面积，所述第二电极设于所述自由铁磁层上。

8.根据权利要求5所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述铁电层的底面积小于所述底电极层的顶面积，所述第三电极设于所述底电极层上。

9.一种磁性随机存储装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的磁性随机存储器以及与所述磁性随机存储器电连接的控制电路；

所述控制电路用于在所述磁隧道结上施加读取电压或写入电流，在所述铁电层和介电层形成的负电容结构上施加正向偏置电压或负向偏置电压以降低或提高磁隧道结的磁各向异性。

10.一种磁性随机存储装置的读写控制方法，其特征在于，包括：

在写入阶段：

通过控制电路向铁电层和介电层形成的负电容结构的两端上施加正向偏置电压以降低磁隧道结的磁各向异性；

通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加与待写入的数据对应的写入电流完成数据写入；

在读取阶段：

通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加读取电压，根据所述读取电压的变化确定磁隧道结存储的数据。

11.根据权利要求10所述的磁性随机存储装置的读写控制方法，其特征在于，进一步包括：

在写入阶段：

在通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加与待写入的数据对应的写入电流的同时，向铁电层和介电层形成的负电容结构的两端上施加正向偏置电压；

在读取阶段：

在通过控制电路在所述磁隧道结的两端施加读取电压的同时，向铁电层和介电层形成的负电容结构的两端上施加负向偏置电压。

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