CN113451355A - 基于自旋轨道矩的磁性存储器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于自旋轨道矩的磁性存储器件，包括：沿第一方向延伸的第一直流电流通路、在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的第二直流电流通路以及设置在所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路交叉位置上的磁隧道结；所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均采用重金属材料制成；其中，通过在所述第一直流电流通路或所述第二直流电流通路两端电极通入直流电产生自旋轨道矩效应使被施加VCMA控制电压的磁隧道结的磁矩翻转，即利用SOT实现PMA‑MTJ状态的确定性翻转，且不需要施加额外的磁场人为地破坏体系对称性，减少面积和功耗开销，减少电极端口数量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体存储技术领域，尤其涉及一种基于自旋轨道矩的磁性存储器件。
背景技术
随着工艺节点的不断缩小，传统基于互补金属氧化物半导体晶体管的存储器件的漏电流现象逐渐加重，导致静态功耗增加。此外，在典型的计算机体系架构中，逻辑计算单元与存储器之间、各级存储器之间的访问速度严重不匹配，极大地降低了数据处理带宽。近年来，以磁隧道结(Magnetic tunnel junction,MTJ)为核心器件的磁性随机存取存储器(Magneticrandomaccessmemory,MRAM)因具有低功耗、非易失性存储、写入速度快等优点，有望解决上述性能瓶颈，成为下一代通用存储器。
MRAM的写入方式主要经历了三代变革。第一代MRAM利用磁场实现数据写入，但所需电流较高，功耗问题随着磁隧道结尺寸的缩小而加剧，因此应用前景有限。第二代MRAM使用电流产生自旋转移矩(Spin transfer torque,STT)实现数据写入，解决了第一代磁场写入方式存在的弊端，但STT-MRAM的写入过程有着较长的弛豫延迟(Incubation delay)，严重制约了写入速度。此外，STT写入电流与读取电流均直接经过磁隧道结，极易引起读取干扰(Read disturb)和势垒击穿(Barrierbreakdown)等可靠性问题。第三代MRAM采用自旋轨道矩(Spinorbit torque,SOT)写入技术，可以避免弛豫延迟，有效突破STT-MRAM的性能瓶颈。因为写电流不经过磁隧道结，SOT-MTJ几乎没有势垒击穿的风险，可靠性和擦写次数大大提高，且读写路径分离使得读写性能可独立优化。对于目前普遍采用的具有垂直磁各向异性(Perpendicular magnetic anisotropy,PMA)磁隧道结而言，SOT-MRAM的写入速度可以达到亚纳秒级。
但是，为利用SOT实现PMA-MTJ状态的确定性翻转，普遍需要施加额外的磁场人为地破坏体系对称性。然而，磁场的使用将使MRAM电路的面积和功耗开销；另外，现有SOT-MRAM的电极端口数量多。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于自旋轨道矩的磁性存储器件，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于自旋轨道矩的磁性存储器件，包括：沿第一方向延伸的第一直流电流通路、在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的第二直流电流通路以及设置在所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路交叉位置上的磁隧道结；所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均采用重金属材料制成；
其中，通过在所述第一直流电流通路或所述第二直流电流通路两端电极通入直流电产生自旋轨道矩效应使被施加VCMA控制电压的磁隧道结的磁矩翻转；
所述磁隧道结具有垂直磁各向异性或水平各向异性；所述磁隧道结至少具有两种电阻状态。
进一步地，所述磁隧道结由下至上依次包括：强自旋耦合层、自由层、介电层、参考层以及顶电极，所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均通过所述强自旋耦合层。
进一步地，所述介电层的厚度大于1.4纳米，电阻面积乘积大于1000欧姆·平方微米。
进一步地，所述介电层的材料为介电常数大于8的金属氧化物。
进一步地，所述氧化物为氧化镁或氧化铝或二者构成的多层结构。
进一步地，所述自由层的厚度为1～2纳米，所述介电层两端施加0.6V的电压，所述自由层被改变状态所需的强自旋耦合层电流减少一半。
进一步地，所述自由层的材料为铁磁混合金属材料。
进一步地，所述参考层由铁磁混合材料和反铁磁混合材料构成。
进一步地，所述铁磁混合金属材料为钴铁、钴铁硼或镍铁。
进一步地，所述反铁磁混合材料为：由钽/钴铂多层膜/钌/钴铂多层膜构成混合层，或者由钽/钴钯多层膜/钌/钴钯多层膜构成的混合层，或由钌/钴铁/铂锰构成的混合层，或者由钌/钴铁硼/铂锰构成的混合层，或者由钌/钴铁/铱锰构成的混合层，或者由钌/钴铁硼/铱锰构成的混合层。
进一步地，所述强自旋轨道耦合层的材料为：反铁磁性材料或重金属材料。
进一步地，所述磁隧道结顶电极连接MOS管的源极或漏极，MOS管的栅极施加VCMA控制电压。
本发明提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，包括：沿第一方向延伸的第一直流电流通路、在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的第二直流电流通路以及设置在所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路交叉位置上的磁隧道结；所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均采用重金属材料制成；其中，通过在所述第一直流电流通路或所述第二直流电流通路两端电极通入直流电产生自旋轨道矩效应使被施加VCMA控制电压的磁隧道结的磁矩翻转，磁隧道结具有垂直磁各向异性或水平各向异性；磁隧道结至少具有两种电阻状态，即利用SOT实现PMA-MTJ状态的确定性翻转，且不需要施加额外的磁场人为地破坏体系对称性，减少面积和功耗开销，减少电极端口数量。
另外，本发明实施例的磁隧道结由下至上依次包括：强自旋耦合层、自由层、介电层、参考层以及顶电极，所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均通过所述强自旋耦合层；介电层使磁隧道结可以被门电压调控垂直磁各向异性场，从而调制写入难度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的结构示意图四；
图5为本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的结构示意图五；
图6示出了本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的脉冲波形图一；
图7示出了本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的脉冲波形图二；
图8示出了本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的脉冲波形图三；
图9示出了本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的脉冲波形图四。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都应当属于本申请保护的范围。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
缩略语和关键术语定义：
MRAM：磁性随机存取存储器。
MTJ：磁隧道结器件，MRAM的基本存储单元，能够存储1比特数据的磁存储器件，数据值取决于磁矩方向。
STT：自旋转移矩，通过磁隧道结可以使得磁隧道结的磁矩实现翻转的技术。
SOT：自旋轨道矩，磁隧道结下有一层重金属薄膜，流过重金属层的电流可以使得磁隧道结的磁矩翻转的技术，一般需要外加磁场辅助。
VCMA：电压调控磁各向异性，在特定工艺材料的磁隧道结两端施加电压可以调控磁各向异性，从而降低翻转所需电流的技术。
本发明提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，采用无磁场的设计，多路径自旋轨道矩磁隧道结共用纵横电流路径，实现高密度与高性能，磁隧道结写入状态与电流路径相关，并且引入电压调控磁各向异性(Voltage-control magnetic anisotropy,VCMA)，解决路径相关SOT-MRAM的密度缺陷，减小电路面积和功耗开销、电极端口数量，进而减少了晶体管的数量。
图1为本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件的结构示意图一；如图1所示，该基于自旋轨道矩的磁性存储器件包括：沿第一方向(图中的x轴方向)延伸的第一直流电流通路、在与所述第一方向垂直的第二方向(图中的y轴方向)上延伸的第二直流电流通路以及设置在所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路交叉位置上的磁隧道结，每个磁隧道结代表一个存储位元，数据状态通过磁隧道结的电阻值来体现(即自由层磁矩与参考层磁矩的平行及反平行)，高电阻表示数据‘1’，低电阻表示数据‘0’；所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均采用重金属材料制成；
其中，通过在所述第一直流电流通路或所述第二直流电流通路两端电极通入直流电产生自旋轨道矩效应使被施加VCMA控制电压的磁隧道结的磁矩翻转。两个直流电流通路的写入电流可分别写入逻辑‘0’和逻辑‘1’。
另外，所述磁隧道结具有垂直磁各向异性或水平各向异性；所述磁隧道结至少具有两种电阻状态。
值得说明的是，足够大(例如大于50uA)的第一、第二电流都能单独对整行和整列进行不同的操作。如果没有VCMA，第一、第二电流无法使阵列中的每个MTJ被写入任意的数，每个MTJ一定是和所在行或者所在列的数据相同。实际操作中，第一、第二电流的大小要是在能操作加了门电压的MTJ，但不能操作不加门电压的MTJ之间，例如门电压1V，电流20-40uA。
具体地，第一直流电流通路和第二直流电流通路均可以包括多个，每个直流电流通路两端均设有电极端，V(0～m)(0～n)为门电压。
每一行或每一列磁隧道结MTJ(0～m)(0～n)的强自旋耦合层通过互连线7连接并在外围引出电极端口6，实现直流电流通路，通过在沿y轴方向延伸的直流电流通路两端电极加电势差产生沿Y轴方向的电流IY(0～m)，通过在沿x轴方向延伸的直流电流通路两端电极加电势差产生沿X轴方向的单向电流IX(0～n)。
其中，可使用金、银、铜、铝等集成电路工艺常用的金属互连线材料作为电极与互连线。
另外，磁隧道结的形状为椭圆形或长方形(长宽比可以是任意值)，且椭圆的长轴与重金属层的对称轴错开。
通过采用上述技术方案，利用SOT实现PMA-MTJ状态的确定性翻转，且不需要施加额外的磁场人为地破坏体系对称性，减少面积和功耗开销，减少电极端口数量。
在一个可选的实施例中，继续参见图1，该磁隧道结由下至上依次包括：强自旋耦合层5、自由层(也可以称为铁磁金属层)4、介电层3、参考层2(也可以称为固定层)以及顶电极1，所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均通过所述强自旋耦合层。
其中，介电层3(也可以称为势垒层)的厚度大于1.4纳米，电阻面积乘积大于1000欧姆·平方微米，介电层的材料为介电常数大于8的金属氧化物。
其中，氧化物为氧化镁或氧化铝或二者构成的多层结构。
其中，参考层的磁化状态保持不变，自由层的磁化状态可以被改变。
强自旋耦合层一般由重金属材料或反铁磁材料构成，厚度1-20纳米，其中，反铁磁性材料包括：IrMn、MnAu、CrSb、Mn2As、NiMn、MnO、FeO、CoO、NiO、MnS、α-Fe2O3、FeS、FeCl2或MnF2等，重金属材料为Pt、Ta或W等。
另外，强自旋耦合层的形状为长方形或方形，其顶面积大于磁隧道结的底面积，磁隧道结的底面形状完全内嵌于强自旋耦合层的顶面形状之中；数据状态通过磁隧道结的电阻值来体现，当2与4(参考层与自由层)磁化状态相反时，磁隧道结呈现出高电阻，表示数据‘1’；反之，当2与4(参考层与自由层)磁化状态相同时，磁隧道结呈现出低电阻，表示数据‘0’。
磁隧道结的形状可以为圆、椭圆、正方形和长方形，且椭圆或长方形的长轴与强自旋耦合层的对称轴不对齐，沿两个正交方向路径的写入电流可分别写入逻辑‘0’和逻辑‘1’。
在一个可选的实施例中，强自旋耦合层可以由重金薄膜或反铁磁薄膜构成。
在一个可选的实施例中，介电层的材料为氧化物，例如MgO或Al2O3，介电层的厚度大于1.4纳米，其厚度大于普通磁隧道结，从而实现较高的结电阻。举例来说，该介电层的厚度可为1.4纳米至3纳米，优选1.5纳米至2.5纳米，比如1.8纳米。
在一个可选的实施例中，自由层的材料为铁磁混合金属材料。
铁磁混合金属材料可为钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe等材料中的至少一种形成的混合金属材料，混合的金属材料的比例可以相同也可以不同。
其中，自由层的厚度需要产生较强的VCMA效果，比如1～2纳米，所述介电层两端施加0.6V的电压，所述自由层被改变状态所需的强自旋耦合层电流减少一半。
自由层与强自旋轨道耦合层电接触，可通过传统的离子束外延、原子层沉积或磁控溅射等方法将各层按照从下到上的顺序依次镀在强自旋轨道耦合层上，然后通过光刻、刻蚀等传统纳米器件加工工艺来制备。
在一个可选的实施例中，参考层厚度3-20nm，由铁磁混合材料和反铁磁混合材料构成；
铁磁混合金属材料可为钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe等材料中的至少一种形成的混合金属材料，混合的金属材料的比例可以相同也可以不同，值得说明的是，自由层和参考层所采用的铁磁混合材料是一致的。
反铁磁混合材料为：由钽Ta/钴铂多层膜[Co/Pt]n/钌Ru/钴铂多层膜[Co/Pd]n构成混合层，或者由钽Ta/钴钯多层膜[Co/Pd]n/钌Ru/钴钯多层膜[Co/Pd]m构成的混合层，或由钌Ru/钴铁CoFe/铂锰PtMn构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁硼CoFeB/铂锰PtMn构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁CoFe/铱锰IrMn构成的混合层，或者由钌Ru/钴铁硼CoFeB/铱锰IrMn构成的混合层。
在一个可选的实施例中，顶电极1的材料为钽Ta、铝Al、铜Cu中的一种，为10-200纳米。
值得说明的是，本发明实施例提供的磁隧道结为多层膜结构，在强自旋轨道耦合层上制作自由层，通过(包括但不限制)增加插入层、制作过程中控制退火温度等方式，使得自由层受到DMI作用。
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。
在一个可选的实施例中，磁隧道结顶电极连接MOS管的源极或漏极，MOS管的栅极施加VCMA控制电压。
其中，通过共用磁隧道结的纵横写电流路径，极大增加存储密度，通过VCMA实现对磁隧道结的精确选择，避免误写入情况。
在一个可选的实施例中，参见图2，使用与磁隧道结的强自旋耦合层相同的材料作为电极与互连线，在实际制造中与强自旋耦合层为同一层。
在一个可选的实施例中，参见图3，磁隧道结的强自旋耦合层直接接触连接，在实际制造中整体制造，端口材料参考图1。
在一个可选的实施例中，参见图4，可以通过长导线在一行磁隧道结上实现纵横电流路径共用。
本发明实施例提供的基于自旋轨道矩的磁性存储器件可以有四种数据写入方案。
方案一：精准门控，两步写入。
本方案中，同阵列的所有磁隧道结均可以独立得被门电压控制，门电压一次可以控制任意个磁隧道结。
第一步：所有待写逻辑‘0’的磁隧道结加高门电压，所有横路径均通入电流，将高门电压选中的磁隧道结写入逻辑‘0’。
第二步：所有待写逻辑‘1’的磁隧道结加高门电压，所有纵路径均通入电流，将高门电压选中的磁隧道结写入逻辑‘1’。
方案二：整体擦除，逐列写入。
本方案中，同一行的磁隧道结施加相同的门电压，每一行可以被独立得被门电压控制。
第一步：全部磁隧道结加高门电压，所有横路径均通入电流，将全部磁隧道结写为逻辑‘0’状态。
第二步：待写逻辑‘1’的行加高门电压，目标列纵路径通入电流，将目标列被施加高门电压的磁隧道结写入逻辑‘1’。
方案三：整体擦除，逐行写入。
本方案中，同一行的磁隧道结施加相同的门电压，门电压可以同时控制所有行，或者一次控制其中一行。
第一步，与方案二相同；
第二步，目标行的磁隧道结加高门电压，将待写为逻辑‘1’磁隧道结所在列的纵路径通入电流，将目标磁隧道结写为逻辑‘1’状态。
方案四：逐个写入。
本方案中，同阵列的所有磁隧道结均可以被独立得被门电压控制，门电压一次可以控制一个磁隧道结。
利用门电压选择一个磁隧道结进行写操作，待写逻辑‘0’则对磁隧道结所在行的横路径通入电流，待写逻辑‘1’则对磁隧道结所在列的纵路径通入电流。
以由2x2规模的磁隧道结阵列为例，说明具体的写入过程，参见图5。
写入过程与磁隧道结中原本存储的数据无关，目标为向MTJ00、MTJ01、MTJ10、MTJ11写入‘0’，‘1’，‘1’，‘0’。
方案一，参见图6：
第一步：V00V11为高电压，施加IY0IY1，将MTJ00MTJ11写为‘0’；
第二步：V01V10为高电压，施加IX0IX1，将MTJ01MTJ10写为‘1’；
V00V01V10V11的逻辑‘1’为施加高电压，‘0’为不施加电压；
IY0IY1IX0IX1的逻辑‘1’为施加电流，‘0’为不施加电流；
方案二，参见图7：
第一步：V00V01V10V11为高电压，施加IY0IY1，将所有MTJ写为‘0’
第二步：V10V11为高电压，施加IX0，将MTJ10写为‘1’；V00V01为高电压，施加IX1，将MTJ01写为‘1’。
方案三，参见图8：
第一步：V00V01V10V11为高电压，施加IY0IY1，将所有MTJ写为‘0’
第二步：V00V01为高电压，施加IX1，将MTJ01写为‘1’；V10V11为高电压，施加IX0，将MTJ10写为‘1’。
方案四，参见图9：
V00为高电压，施加IY0，将MTJ00写为‘0’；
V01为高电压，施加IX0，将MTJ01写为‘1’；
V10为高电压，施加IX1，将MTJ10写为‘1’；
V11为高电压，施加IY1，将MTJ11写为‘0’。
本发明提出的基于自旋轨道矩的无需外加磁场的磁性存储器件，具有低功耗以及非易失性存储等优点。相比于标准的基于双向写入电流的自旋转移矩磁性存储器和自旋轨道矩磁性存储器，在没有额外复杂工艺且写电流不经过磁隧道结的情况下实现了无磁场SOT翻转，更符合实际生产需要。单向写入电流，可解决晶体管的源极退化效应，减小晶体管尺寸。与STT相比，SOT写入速度快，可达到亚纳秒级。整个阵列的全部磁隧道结共用纵横电流路径，减少访问控制晶体管的数量，提高集成度，VCMA效应减小功耗，实现精确选择，使得驱动晶体管尺寸进一步缩小，增加存储密度，可以根据应用场景灵活调整，可应用在其他多端口/路径SOT-MTJ中，解决多端口带来的面积过大问题。
存储单元通过路径共用省略内部端口，仅有外围一圈电极端口与磁隧道结顶电极端口，减少了每个存储单元平均所需的端口数量，相应的减少了访问控制晶体管的数量，提高存储密度。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (12)
1.一种基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，包括：沿第一方向延伸的第一直流电流通路、在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的第二直流电流通路以及设置在所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路交叉位置上的磁隧道结；所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均采用重金属材料制成；
其中，通过在所述第一直流电流通路或所述第二直流电流通路两端电极通入直流电产生自旋轨道矩效应使被施加VCMA控制电压的磁隧道结的磁矩翻转；
所述磁隧道结具有垂直磁各向异性或水平各向异性；所述磁隧道结至少具有两种电阻状态。
2.根据权利要求1所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述磁隧道结由下至上依次包括：强自旋耦合层、自由层、介电层、参考层以及顶电极，所述第一直流电流通路与所述第二直流电流通路均通过所述强自旋耦合层。
3.根据权利要求2所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述介电层的厚度大于1.4纳米，电阻面积乘积大于1000欧姆·平方微米。
4.根据权利要求3所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述介电层的材料为介电常数大于8的金属氧化物。
5.根据权利要求4所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述氧化物为氧化镁或氧化铝或二者构成的多层结构。
6.根据权利要求2所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述自由层的厚度为1～2纳米，所述介电层两端施加0.6V的电压，所述自由层被改变状态所需的强自旋耦合层电流减少一半。
7.根据权利要求2所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述自由层的材料为铁磁混合金属材料。
8.根据权利要求2所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述参考层由铁磁混合材料和反铁磁混合材料构成。
9.根据权利要求7或8所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述铁磁混合金属材料为钴铁、钴铁硼或镍铁。
10.根据权利要求8所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述反铁磁混合材料为：由钽/钴铂多层膜/钌/钴铂多层膜构成混合层，或者由钽/钴钯多层膜/钌/钴钯多层膜构成的混合层，或由钌/钴铁/铂锰构成的混合层，或者由钌/钴铁硼/铂锰构成的混合层，或者由钌/钴铁/铱锰构成的混合层，或者由钌/钴铁硼/铱锰构成的混合层。
11.根据权利要求2所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述强自旋轨道耦合层的材料为：反铁磁性材料或重金属材料。
12.根据权利要求2至8任一项所述的基于自旋轨道矩的磁性存储器件，其特征在于，所述磁隧道结顶电极连接MOS管的源极或漏极，MOS管的栅极施加VCMA控制电压。
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