DE102013109012A1 - Verfahren und System zum Bereitstellen eines magnetischen Tunnelkontakts, wobei auf Spin-Bahn-Kopplung basierendes Schalten verwendet wird, und Speicher, die den magnetischen Tunnelkontakt verwenden - Google Patents

Verfahren und System zum Bereitstellen eines magnetischen Tunnelkontakts, wobei auf Spin-Bahn-Kopplung basierendes Schalten verwendet wird, und Speicher, die den magnetischen Tunnelkontakt verwenden Download PDF

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Abstract

Ein magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') wird beschrieben. Der magnetische Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') weist magnetische Kontakte (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') und wenigstens eine aktive Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') auf. Jeder der magnetischen Kontakte (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') weist eine Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') auf, welche magnetisch ist. Die aktiven SO-Schicht(en) (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') sind benachbart zu der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') des magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''). Die aktive SO-Schicht(en) (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ist (sind) konfiguriert, um ein SO-Drehmoment auf die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') auszuüben aufgrund eines Stroms, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') hindurchtritt in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') und der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eines magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') am Nächsten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320''''). Die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212'', 212'''') ist konfiguriert, so dass sie unter Verwendung wenigstens des SO-Drehmoments schaltbar ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Magnetische Speicher, insbesondere magnetische Direktzugriffsspeicher MRAMs (= Magnetic Random Access Memories) haben ein wachsenden Interesse auf sich gezogen aufgrund ihres Potenzials für eine hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit, einer hervorragenden Lebensdauer, einer Nichtflüchtigkeit, und einer geringen Leistungsaufnahme während des Betriebs. Ein MRAM kann Informationen unter Verwendung magnetischer Materialien als einem Informationsaufzeichnungsmedium speichern. Ein Typ von MRAM ist ein Spin-Transferdrehmoment-Direktzugriffsspeicher (STT-RAM). Ein STT-RAM verwendet magnetische Kontakte, welche wenigstens teilweise durch einen Strom geschrieben werden, welcher durch den magnetischen Kontakt getrieben wird. Ein Spin-polarisierter Strom, welcher durch den magnetischen Kontakt getrieben wird, übt ein Spin-Drehmoment auf die magnetischen Momente in dem magnetischen Kontakt aus. Als ein Ergebnis kann (können) (eine) Schicht(en), welche magnetische Momente (hat) haben, welche auf das Spin-Drehmoment reagieren, in einen gewünschten Zustand geschaltet werden.
  • Beispielsweise veranschaulicht 1 einen herkömmlichen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ = Magnetic Tunneling Junction) 10, wie er in einem herkömmlichen STT-RAM verwendet werden kann. Der herkömmliche MTJ 10 befindet sich auf einem Bodenkontakt 11, verwendet herkömmliche Keimschicht(en) 12 und weist eine herkömmliche antiferromagnetische (AFM) Schicht 14, eine herkömmliche gepinnte oder Referenzschicht 16, eine herkömmliche Tunnelsperrschicht 18, eine herkömmliche freie Schicht 20 und eine herkömmliche Deckschicht 22 auf. Ebenso ist der obere Kontakt 24 gezeigt. Herkömmliche Kontakte 11 und 24 werden beim Treiben des Stroms in einer Strom-senkrecht-zu-Ebene(CPP = Current-Perpendicular-to-Plane)-Richtung oder entlang der z-Achse verwendet, wie in 1 gezeigt ist. Die herkömmlichen(n) Keimschicht(en) 12 werden typischerweise verwendet, um bei dem Wachsen beziehungsweise Aufwachsen von nachfolgenden Schichten zu helfen, wie beispielsweise der AFM-Schicht 14, welche eine erwünschte Kristallstruktur hat. Die herkömmliche Tunnelsperrschicht 18 ist nicht magnetisch und ist beispielsweise ein dünner Isolator wie beispielsweise MgO.
  • Die herkömmliche gepinnte Schicht 16 und die herkömmliche freie Schicht 20 sind magnetisch. Die Magnetisierung 17 der herkömmlichen Referenzschicht 16 ist fixiert oder gepinnt, in einer bestimmten Richtung, typischerweise durch eine Austauschwechselwirkung mit der AFM-Schicht 14. Obwohl als eine einfache (einzelne) Schicht dargestellt, kann die herkömmliche Referenzschicht 16 mehrere Schichten aufweisen. Beispielsweise kann die herkömmliche Referenzschicht 16 eine synthetische antiferromagnetische (SAF = Synthetic Antiferromagnetic) Schicht sein, welche magnetische Schichten aufweist, welche durch dünne leitfähige Schichten wie beispielsweise Ru antiferromagnetisch gekoppelt sind. In solch einer SAF können mehrere magnetische Schichten verschachtelt beziehungsweise zwischenliegend mit einer dünnen Schicht von Ru verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Kopplung über die Ru-Schichten ferromagnetisch sein. Weiterhin können andere Versionen des herkömmlichen MTJ 10 eine zusätzliche gepinnte Schicht (nicht gezeigt) aufweisen, welche von der freien Schicht 20 durch eine zusätzliche nichtmagnetische Sperr- oder leitfähige Schicht (nicht gezeigt) getrennt ist.
  • Die herkömmliche freie Schicht 20 hat eine veränderliche Magnetisierung 21. Obwohl als eine einfache Schicht dargestellt, kann die herkömmliche freie Schicht 20 auch mehrere Schichten aufweisen. Beispielsweise kann die herkömmliche freie Schicht 20 eine synthetische Schicht sein, welche magnetische Schichten, welche durch dünne leitfähige Schichten, wie beispielsweise Ru, antiferromagnetisch oder ferromagnetisch gekoppelt sind, aufweisen. Obwohl als in der Ebene gezeigt, kann die Magnetisierung 21 der herkömmlichen freien Schicht 20 eine rechtwinklige beziehungsweise senkrechte Anisotropie haben. Ähnlich kann auch die Magnetisierung 17 der herkömmlichen gepinnten Schicht 16 rechtwinklig zu der Ebene sein.
  • Um die Magnetisierung 21 der herkömmlichen freien Schicht 20 zu schalten, wird ein Strom rechtwinklig zu der Ebene (in der z-Richtung) getrieben. Die Ladungsträger sind Spin-polarisiert und üben ein Drehmoment auf die Magnetisierung 21 der herkömmlichen freien Schicht aus. Das Spin-Übertragsdrehmoment auf das magnetische Moment 21 der herkömmlichen freien Schicht 20 ist anfänglich klein, wenn das magnetische Moment 21 parallel zu der leichten Achse (dem stabilen Zustand) ist. Als solches entspricht der stabile Zustand des magnetischen Moments 21 auch einem Stagnationspunkt beim Schalten. Aufgrund thermischer Fluktuationen kann sich das magnetische Moment 21 von einer Anordnung mit der leichten Achse der herkömmlichen freien Schicht 20 drehen. Das Spin-Übertragsdrehmoment kann dann zu einem zunehmenden Effekt agieren und das magnetische Moment der freien Schicht 20 wird geschaltet. Wenn ein ausreichender Strom von dem oberen Kontakt 24 zu dem unteren Kontakt 11 getrieben wird, kann die Magnetisierung 21 der herkömmlichen freien Schicht 20 schalten, so dass sie parallel zu der Magnetisierung 17 der herkömmlichen Referenzschicht 16 ist. Wenn ein ausreichender Strom von dem unteren Kontakt 11 zu dem oberen Kontakt 24 getrieben wird, kann die Magnetisierung 21 der freien Schicht schalten, so dass sie antiparallel zu derjenigen der Referenzschicht 16 ist. Die Unterschiede in den magnetischen Konfigurationen entsprechen unterschiedlichen Magnetwiderständen und demnach unterschiedlichen logischen Zuständen (beispielsweise einer logischen ”0” und einer logischen ”1”) des herkömmlichen MTJ 10.
  • Wenn in STT-RAM-Anwendungen verwendet, ist es erwünscht, dass die freie Schicht 20 des herkömmlichen MTJ bei einem relativ niedrigen Strom geschaltet wird, um Schaden für den herkömmlichen Magnetkontakt 10 zu vermeiden, die Größe des Transistors, welcher diesen Strom zur Verfügung stellt (nicht gezeigt), zu verringern, und um den Energieverbrauch für die Speicheroperation zu verringern. Zusätzlich ist erwünscht, dass ein kurzer Strompuls beim Programmieren des herkömmlichen Magnetelements 10 bei höheren Datenraten verwendet wird. Beispielsweise sind Strompulse der Größenordnung von 20–30 ns oder weniger erwünscht, um es zu ermöglichen, dass die Magnetisierung der herkömmlichen freien Schicht 20 schneller schaltet.
  • Obwohl der herkömmliche MTJ 10 unter Verwendung eines Spin-Transfers geschrieben werden kann und in einem STT-RAM verwendet werden kann, gibt es Nachteile. Beispielsweise können die Schreibfehlerraten höher sein als erwünscht für Speicher, welche eine akzeptable Pulsbreite haben. Die Schreibfehlerrate (WER = Write Error Rate) ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zelle (das heißt die Magnetisierung 21 der freien Schicht 20 des herkömmlichen Magnetkontakts) nicht geschaltet wird, wenn sie einem Strom unterworfen ist, welcher wenigstens gleich zu dem typischen Schaltstrom ist. Es ist erwünscht, dass die WER 10–9 oder weniger ist. Sehr hohe Ströme jedoch können benötigt werden, um ein Schalten der herkömmlichen freien Schicht 20 bei diesem WER-Wert zu erreichen. Zusätzlich wurde bestimmt, dass die WER eine Herausforderung sein kann, um eine Verbesserung für kürzere Schreibstrompulse zu erreichen. Beispielsweise ist 2 eine Darstellung 50, welche Trends in WERs für Pulse verschiedener Breiten darstellt. Es sei festgehalten, dass aktuelle Daten nicht in dem Graphen 50 dargestellt beziehungsweise gezeichnet sind. Anstelle dessen ist der Graph 50 zum Anzeigen von Trends vorgesehen. Die Pulsbreite von einem Längsten zu einem Kürzesten ist für Kurven 52, 54, 56 und 58. Wie in dem Graphen 50 gesehen werden kann, hat für höhere die WER vs. Spannung, welche an den Kontakt 10 angelegt ist, eine höhere Steigung. Demnach kann eine Anwendung einer höheren Spannung für dieselbe Pulsbreite eine signifikante Verringerung in der WER mit sich bringen. Wenn jedoch die Pulsbreiten in den Kurven 54, 56 und 58 kürzer werden, nimmt die Steigung der Kurven 54, 56 und 58 ab. Für eine abnehmende Pulsbreite ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Zunahme in der Spannung und/oder im Strom eine Verringerung in der WER mit sich bringt. Bei ausreichend kurzen Pulsen führen auch hohe Spannungen/Ströme nicht zu einer geringeren Fehlerrate. Demzufolge können Speicher, welche den herkömmlichen MTJ 10 einsetzen, unakzeptabel hohe WER haben, welche nicht durch eine Erhöhung in der Spannung geheilt werden können.
  • Weiterhin werden, obwohl ein einzelner magnetischer Tunnelkontakt in 1 gezeigt ist, duale magnetische Tunnelkontakte oft verwendet, um ein ausreichend hohes Spin-Transferdrehmoment zum Schalten zu erhalten. Der duale magnetische Tunnelkontakt hat eine einzelne freie Schicht, welche durch zwei Tunnelsperrschichten eingeschlossen beziehungsweise gesandwicht ist. Jede Tunnelsperrschicht ist zwischen der freien Schicht und einer Referenzschicht. Die zweite (obere) Tunnelsperrschicht eines dualen magnetischen Tunnelkontakts kann herausfordernd sein, so dass sie mit einer angemessenen Kristallstruktur wächst. Weiterhin haben, um solch ein hohes Drehmoment zu erhalten, die Referenzschichten ihre magnetischen Momente in entgegengesetzten Richtungen fixiert. Als ein Ergebnis gibt es eine Auslöschung des Magnetwiderstands, was das Lesesignal erniedrigt. Solch eine Verringerung im Signal ist unerwünscht.
  • Demzufolge ist das, was benötigt wird, ein Verfahren und ein System, welches die Leistungsfähigkeit der Spin-Transferdrehmoment-basierten Speicher verbessert. Das Verfahren und System, welches hierin beschrieben sind, adressieren solch eine Notwendigkeit.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINGUNG
  • Ein magnetischer Speicher wird beschrieben. Magnetische Speicher weist magnetische Kontakte und wenigstens eine aktive Spin-Bahn-Wechselwirkungs(SO = Spin Orbit)-Schicht auf. Jeder der magnetischen Kontakte weist eine Datenspeicherschicht auf, welche magnetisch ist. Die aktive(n) Schicht(en) ist (sind) benachbart zu der Datenspeicherschicht des magnetischen Kontakts. Die aktive SO-Schicht(en) ist (sind) konfiguriert, um ein SO-Drehmoment auf die Datenspeicherschicht auszuüben aufgrund eines Stroms, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht und der Datenspeicherschicht eines magnetischen Kontakts der Mehrzahl von magnetischen Kontakten, der am Nächsten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht ist, hindurchtritt. Die Datenspeicherschicht ist konfiguriert, um unter Verwendung wenigstens des SO-Drehmoments schaltbar zu sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG EINIGER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt einen herkömmlichen Magnetkontakt.
  • 2 zeigt eine Schreibfehlerrate gegen eine Spannung für einen herkömmlichen Spin-Transferdrehmoment-RAM.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Magnetkontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung beziehungsweise. -Wechselwirkung geschaltet wird.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines anderen magnetischen Tunnelkontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform von Spannungspulsen, welche beim Programmieren eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird, verwendet werden.
  • 6 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 7 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 8 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 9 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 10 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 11 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 12 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Kontakts, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird.
  • 13 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform von magnetischen Kontakten, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden.
  • 14 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform von magnetischen Kontakten, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden.
  • 15 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform von magnetischen Kontakten, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden.
  • 16 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform von magnetischen Kontakten, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden.
  • 17 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform von magnetischen Kontakten, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden.
  • 18 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform von magnetischen Kontakten, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden.
  • 19 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Vorsehen von (einem) magnetischen Kontakt(en) darstellt, welche(r) unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden (wird).
  • 20 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Programmieren von (einem) magnetischen Kontakt(en) darstellt, welche(r) unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden (wird).
  • DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die beispielhaften Ausführungsformen beziehen sich auf magnetische Kontakte, welche in magnetischen Vorrichtungen wie beispielsweise magnetischen Speichern verwendbar sind, und die Vorrichtungen, welche solche magnetischen Kontakte verwenden. Die folgende Beschreibung wird präsentiert, um es einem Fachmann zu ermöglichen, Gebrauch von der Erfindung zu machen, und sie ist vorgesehen im Kontext einer Patentanmeldung und ihrer Anforderungen. Verschiedene Abwandlungen zu den beispielhaften Ausführungsformen und den generischen Grundlagen und Merkmalen, welche hierin beschrieben sind, werden leicht offensichtlich sein. Die beispielhaften Ausführungsformen sind hauptsächlich hinsichtlich verschiedener Verfahren und Systeme beschrieben, welche in bestimmten Implementationen vorgesehen sind. Die Verfahren und Systeme jedoch werden effektiv in anderen Implementationen arbeiten. Phrasen wie beispielsweise ”beispielhafte Ausführungsform”, ”eine Ausführungsform” und ”eine andere Ausführungsform” können sich auf dieselbe oder unterschiedliche Ausführungsformen wie auch auf mehrere Ausführungsformen beziehen. Die Ausführungsformen werden hinsichtlich Systemen und/oder Vorrichtungen, welche bestimmte Komponenten beziehungsweise Bestandteile haben, beschrieben werden. Die Systeme jedoch und/oder Vorrichtungen können mehr oder weniger Komponenten aufweisen als diese, die gezeigt sind, und Variationen in der Anordnung und dem Typ der Komponenten können getätigt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Die beispielhaften Ausführungsformen werden ebenso im Kontext von bestimmten Verfahren, welche bestimmte Schritte haben, beschrieben werden. Das Verfahren und System jedoch arbeiten effektiv für andere Verfahren, welche unterschiedliche und/oder zusätzliche Schritte haben und Schritte in unterschiedlichen Reihenfolgen, welche nicht inkonsistent mit den beispielhaften Ausführungsformen sind. Demnach ist die vorliegende Erfindung nicht vorgesehen, auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt zu sein, sondern es muss ihr der weiteste Umfang zugebilligt werden, welcher mit den Grundlagen und Merkmalen, welche hierin beschrieben sind, konsistent ist.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen beschreiben Verfahren und Systeme zum Vorsehen eines magnetischen Speichers, welcher den magnetischen Kontakt verwendet, welcher über eine Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird, sowie (ein) Verfahren zum Programmieren des magnetischen Speichers. Der magnetische Speicher weist magnetische Kontakte und wenigstens eine aktive Spin-Bahn(SO = Spin Orbit)-Schicht auf. Jeder der magnetischen Kontakte weist eine Datenspeicherschicht auf, welche magnetisch ist. Die aktiven SO-Schicht(en) sind benachbart zu der Datenspeicherschicht des magnetischen Kontakts. Die aktive(n) SO-Schicht(en) ist (sind) konfiguriert, um ein SO-Drehmoment auf die Datenspeicherschicht auszuüben aufgrund eines Stroms, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht und der Datenspeicherschicht eines magnetischen Kontakts der Mehrzahl von magnetischen Kontakten, welcher am nächsten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht ist, hindurchtritt. Die Datenspeicherschicht ist konfiguriert, so dass sie unter Verwendung wenigstens des SO-Drehmoments schaltbar ist.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen sind im Kontext von bestimmten magnetischen Kontakten und magnetischen Speichern, welche bestimmte Komponenten haben, beschrieben. Ein Fachmann wird leicht erkennen, dass die vorliegende Erfindung mit der Verwendung von magnetischen Kontakten und magnetischen Speichern konsistent ist, welche andere und/oder zusätzliche Komponenten und/oder Merkmale haben, welche nicht inkonsistent mit der vorliegenden Erfindung sind. Das Verfahren und System sind ebenso im Kontext des gegenwärtigen Verständnisses von Spin-Bahn-Kopplung, dem Spin-Übertragstransfer, von magnetischer Anisotropie und anderen physikalischen Phänomenen beschrieben. Demzufolge wird ein Fachmann leicht verstehen, dass theoretische Erklärungen des Verhaltens des Verfahrens und Systems basierend auf diesem gegenwärtigen Verständnis von Spin-Bahn-Kopplung, Spin-Übertrag, magnetischer Anisotropie und anderen physikalischen Phänomenen getätigt werden. Das Verfahren und System jedoch, welche hierin beschrieben sind, sind nicht von einer bestimmten physikalischen Erklärung abhängig. Ein Fachmann wird ebenso leicht erkennen, dass das Verfahren und System im Zusammenhang mit einer Struktur beschrieben sind, welche eine bestimmte Beziehung zu dem Substrat hat. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass das Verfahren und System mit anderen Strukturen konsistent sind. Zusätzlich sind das Verfahren und System im Kontext von bestimmten Schichten, welche synthetisch und/oder einfach sind, beschrieben. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass die Schichten eine andere Struktur haben können. Weiterhin sind das Verfahren und System im Kontext von magnetischen Kontakten, aktiven Spin-Bahn-Schichten und/oder anderen Strukturen beschrieben, welche bestimmte Schichten haben. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass magnetische Kontakte, aktive Spin-Bahn-Schichten und/oder andere Strukturen, welche zusätzliche und/oder unterschiedliche Schichten haben, welche nicht inkonsistent mit dem Verfahren und dem System sind, ebenso verwendet werden könnten. Darüber hinaus sind bestimmte Komponenten als magnetisch, ferromagnetisch und ferrimagnetisch beschrieben. Wenn hierin verwendet, kann der Begriff magnetisch ferromagnetische, ferrimagnetische oder ähnliche Strukturen einschließen. Demnach schließt, wenn hierin verwendet, der Begriff ”magnetisch” oder ”ferromagnetisch” Ferromagnete und Ferrimagnete ein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Verfahren und System sind auch im Zusammenhang mit einzelnen magnetischen Kontakten beschrieben. Ein Fachmann jedoch wird leicht erkennen, dass das Verfahren und System konsistent mit der Verwendung von magnetischen Speichern ist, welche mehrere magnetische Kontakte haben. Weiterhin ist, wenn hierin verwendet ”in-plane” beziehungsweise ”in der Ebene” im Wesentlichen innerhalb oder parallel zu der Ebene von einer oder mehrerer der Schichten eines magnetischen Kontakts. Im Gegensatz hierzu entspricht ”rechtwinklig” einer Richtung, welche im Wesentlichen rechtwinklig zu einer oder mehrerer der Schichten des magnetischen Kontakts ist.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Abschnitts eines magnetischen Speichers 100, welcher eine Spin-Bahn-Kopplung beim Schalten verwendet. Zur Klarheit ist 3 nicht maßstabsgetreu. Zusätzlich sind Abschnitte des magnetischen Speichers 100 wie beispielsweise Bitleitungen, Zeilen- und Spaltenwähler und Auswahlvorrichtungen wie beispielsweise Transistoren für jede Zelle nicht gezeigt. Der magnetische Speicher 100 weist einen magnetischen Kontakt 110 und eine aktive Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht 120 auf. Der magnetische Kontakt 110 kann Teil einer Speicherzelle sein, welche auch (eine) Auswahlvorrichtung(en) wie beispielsweise (einen)Transistor(en) und/oder andere magnetische Kontakte aufweisen kann.
  • In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, weist der magnetische Kontakt 110 eine Datenspeicherschicht 112, eine nichtmagnetische Abstandsschicht 114 und eine Referenzschicht 116 auf. Die Abstandsschicht 114 ist nicht magnetisch. In einigen Ausführungsformen ist jede Abstandsschicht 114 ein Isolator, beispielsweise eine Tunnelsperrschicht. In solchen Ausführungsformen kann jede Abstandsschicht 114 kristallines MgO aufweisen, welches den TMR und die Spin-Übertragseffizienz und/oder die Spin-Bahn-Kopplung für den magnetischen Kontakt 110 erhöhen kann. In anderen Ausführungsformen kann die Abstandsschicht 114 ein Leiter sein, wie beispielsweise Cu. In alternativen Ausführungsformen kann die Abstandsschicht 114 eine andere Struktur haben, beispielsweise eine granulare Schicht, welche leitfähige Kanäle in einer isolierenden Matrix aufweist.
  • Die Datenspeicherschicht 112 ist eine freie Schicht 112, welche ein magnetisches Moment (nicht gezeigt) hat, welches schaltbar ist. Wenn der magnetische Kontakt 110 untätig ist (nicht geschaltet wird), liegt das magnetische Moment der freien Schicht 112 entlang der leichten Achse der freien Schicht 112. Es ist erwünscht, dass das magnetische Moment der Referenzschicht 112 während des Betriebs des magnetischen Speichers 100 im Wesentlichen am Platz fixiert ist. Die Referenzschicht 116 ist als eine einzelne Schicht dargestellt. In anderen Ausführungsformen jedoch kann die Referenzschicht 116 eine Multischicht sein, welche einen synthetischen Antiferromagneten einschließt, jedoch nicht darauf beschränkt ist, welcher ferromagnetische Schichten hat, welche durch (eine) nichtmagnetische Schicht(en), welche Ru sein kann, getrennt sind. In einigen Ausführungsformen weist der magnetische Kontakt 110 auch eine pinnende Schicht beziehungsweise Pinning-Schicht wie beispielsweise eine antiferromagnetische Schicht (nicht gezeigt) auf, welche das magnetische Moment der Referenzschicht 116 am Platz fixiert. In anderen Ausführungsformen ist das magnetische Moment der Referenzschicht 116 in einer anderen Art und Weise fixiert. Die freie und die Referenzschicht 112 und 116 sind ferromagnetisch und können demnach eines oder mehreres von Fe, Ni und Co aufweisen. Obwohl magnetische Momente nicht gezeigt sind, können die magnetischen Momente der Schichten 112 und 116 in einigen Ausführungsformen rechtwinklig zur Ebene sein. Demnach können jede der Schichten 112 und/oder 116 ein rechtwinkliges Anisotropiefeld haben, welches sein Out-Of-Plane (außerhalb der Ebene liegendes) Demagnetisierungsfeld (typischerweise einen signifikanten Bruchteil von 4πMs) überschreiten. In anderen Ausführungsformen sind die magnetischen Momente in der Ebene.
  • Das magnetische Moment der freien Ebene 112 wird unter Verwendung des Spin-Bahn-Kopplungseffekts geschaltet, welcher unten stehend beschrieben ist. In einigen Ausführungsformen wird das magnetische Moment der freien Schicht 112 unter Verwendung nur des Spin-Bahn-Kopplungseffekts geschaltet. In anderen Ausführungsformen jedoch kann die freie Schicht 112 unter Verwendung einer Kombination von Effekten geschaltet werden. Beispielsweise kann das magnetische Moment der freien Schicht 112 unter Verwendung eines Spin-Übertragsdrehmoments als einem primären Effekt geschaltet werden, welcher durch ein Moment beziehungsweise Drehmoment unterstützt werden kann, welches durch die Spin-Bahn-Kopplung induziert wird. In anderen Ausführungsformen jedoch ist der primäre Schaltmechanismus ein Moment beziehungsweise Drehmoment, welches durch die Spin-Bahn-Kopplung induziert wird. In solchen Ausführungsformen kann ein anderer Effekt, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf Spin-Übertragsdrehmoment beim Schalten und/oder Auswählen des magnetischen Kontakts 110 unterstützend wirken.
  • Die aktive SO-Schicht 120 ist eine Schicht, welche eine starke Spin-Bahn-Kopplung hat, und welche beim Schalten der magnetischen Momente der freien Schicht 112 verwendet werden kann. Die aktive SO-Schicht 120 kann beim Erzeugen eines Spin-Bahn-Feldes HSO verwendet werden. Genauer kann ein Strom, welcher in einer Ebene durch die aktive SO-Schicht 120 getrieben wird und die begleitende Spin-Bahn-Kopplung zu dem Spin-Bahn-Feld HSO führen. Dieses Spin-Bahn-Feld HSO ist äquivalent zu dem Spin-Bahn-Drehmoment TSO, auf eine Magnetisierung TSO = –γ[M × HSO] in der freien Schicht 112. Auf dieses gegenseitig korrelierte Drehmoment und Feld wird demnach austauschbar Bezug genommen als ein Spin-Bahn-Feld und ein Spin-Bahn-Drehmoment. Dieses reflektiert die Tatsache, dass die Spin-Bahn-Kopplung der Ursprung des Spin-Bahn-Drehmoments und des Spin-Bahn-Felds ist. Diese Terminologie unterscheidet auch dieses Spin-Bahn(SO = Spin Orbit)-Drehmoment von dem herkömmlicheren Spin-Übertrags-Drehmoment (STT = Spin Transfer Torque). Ein Spin-Bahn-Drehmoment tritt für einen Strom, welcher in einer Ebene in der aktiven SO-Schicht 120 getrieben wird, und eine Spin-Bahn-Kopplung auf. Im Gegensatz dazu ist ein Spin-Übertrags-Drehmoment aufgrund eines Stroms rechtwinklig zu der Ebene zu erwarten, welcher durch die freie Schicht 112, die Abstandsschicht 114 und die Referenzschicht 116 fließt, welcher Spin-polarisierte Ladungsträger in die freie Schicht 112 injiziert. Das Spin-Bahn-Drehmoment TSO kann schnell das magnetische Moment der freien Schicht 112 von seinem Gleichgewichtszustand parallel zu der leichten Achse ablenken beziehungsweise auslenken. Das Spin-Bahn-Drehmoment TSO kann die Magnetisierung der freien Schicht beträchtlich schneller als ein herkömmliches STT-Drehmoment einer ähnlichen maximalen Amplitude neigen. In einigen Ausführungsformen kann ein Schalten unter Verwendung eines Spin-Bahn-Drehmoments vollendet werden. In anderen Ausführungsformen kann ein anderer Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Übertrag verwendet werden, um ein Schalten zu vollenden. Das Spin-Bahn-Feld/Spin-Bahn-Drehmoment, welches erzeugt wird, kann demnach beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die SO-Schicht einige Kombinationen von zwei Effekten aufweisen: dem Spin-Hall-Effekt und dem Rashba-Effekt. In vielen aktiven SO-Schichten weist die Spin-Bahn-Kopplung sowohl den Spin-Hall-Effekt als auch den Rashba-Effekt auf, einer von den beiden jedoch dominiert. Demzufolge werden der Spin-Hall-Effekt und der Rashba-Effekt unten stehend beschrieben. Der Spin-Hall Effekt wird im Allgemeinen angesehen, ein Bulk-Effekt zu sein. Materialien, welche den Spin-Hall-Effekt zeigen, weisen oft schwere Metalle oder Materialien, welche mit schweren Metallen dotiert sind, auf. Beispielsweise können solche Materialien ausgewählt werden aus X dotiert mit M und Y dotiert mit M. X schließt Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta (einschließlich eines hochwiderstands-amorphen β-Ta), W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, und/oder ihre Kombinationen ein; M schließt wenigstens eines von Al, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Hf, Ta, W, Re, Pt, Au, Hg, Pb, Si, Ga, GaMn oder GaAs ein, und Y schließt wenigstens eines von V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb ein. In einigen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 120 einschließen oder bestehen aus Ir dotiert mit Cu und/oder Bi dotiert mit Cu.
  • Die Dotierung ist im Allgemeinen in dem Bereich von 0,1 bis 10 Atomprozent. In anderen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden.
  • Für den Spin-Hall-Effekt wird ein Strom JSO in der Ebene der aktiven SO-Schicht 120 (das heißt ein In-Plane-Strom, im Wesentlichen in der x-y-Ebene in 3) getrieben. Anders angegeben, wird der Strom rechtwinklig zu der Richtung zwischen der aktiven SO-Schicht 120 und der Datenspeicher-/freien Schicht 112 getrieben (das heißt rechtwinklig zu der Normalen zu der Oberfläche, rechtwinklig zu der z-Richtung in 3). Ladungsträger, welche Spins einer bestimmten Orientierung rechtwinklig zu der Richtung des Stroms und zu der Normalen der Oberfläche (z-Richtung) haben, häufen sich an den Oberflächen der aktiven SO-Schicht 120 an. In der Ausführungsform, welche in 3 gezeigt ist, häufen sich die Ladungsträger, welche Spins in der y-Richtung haben, an der Oberfläche beziehungsweise oben an der aktiven SO-Schicht 120 an, was durch einen Einheitspolarisationsvektor pSO 122 gezeigt ist. Viele dieser Spin-polarisierten Ladungsträger diffundieren in die freie Schicht. Diese Diffusion führt zu dem Drehmoment TSO auf die Magnetisierung der freien Schicht 112. Da ein Drehmoment auf die Magnetisierung äquivalent zu dem effektiven Feld auf die Magnetisierung ist, kann durch TSO = –γ[M × HSO] äquivalent ausgedrückt werden, dass die Spin-Anhäufung zu dem Feld HSO auf der freien Schicht 112 führt. Das Spin-Bahn-Feld für den Spin-Hall-Effekt ist das Kreuzprodukt der Spin-Bahn-Polarisierung 122 und des magnetischen Moments der freien Schicht 112 und ist gegeben durch: HSOα(JSO·PSO/2t·e)m × pSO
  • Hier ist t die Dicke der freien Schicht 112, e ist die Elektronenladung, m ist der Einheitsvektor entlang der Magnetisierung der Datenspeicherschicht 112 und pSO ist der Einheitsvektor entlang der Richtung der Spin-Polarisation 122. Als solches ist die Größenordnung des Drehmoments proportional zu einer In-Plane-Stromdichte JSO und einer Spin-Polarisation der Ladungsträger PSO. Für einige Ausführungsformen, in welchen der Spin-Hall-Effekt die einzige SO-Kopplung beziehungsweise SO-Wechselwirkung ist, ist PSO gleich zu dem sogenannten Hall-Winkel ΦSO. Im Allgemeinen ist PSO eine Charakteristik der Geometrie und (des) Materials(Materialien), welche für die aktive SO-Schicht 120 und für die benachbarten Schichten verwendet werden. Für verschiedene Materialien kann das PSO 0,1–1 sein. Größere Werte der SO-Polarisation PSO führen zu größeren Polarisationen und demnach größeren Spin-Bahn-Feldern und -Drehmomenten.
  • Der Spin-Hall-Effekt kann beim Schalten des magnetischen Kontakts 110 verwendet werden, wenn die Polarisation, welche durch den Spin-Hall-Effekt pSO induziert wird parallel zu der leichten Achse der freien Schicht 112 ist. Um das Spin-Bahn-Drehmoment TSO zu erhalten, wird der Strompuls in der Ebene durch die aktive SO-Schicht 120 getrieben. Das resultierende Spin-Bahn-Drehmoment TSO wirkt einem Dämpfungsdrehmoment entgegen, was zu dem Schalten der Magnetisierung der freien Schicht 112 in einer analogen Art und Weise zu einem herkömmlichen STT-Schalten führt.
  • Eine andere Quelle des Spin-Bahn-Feldes HSO in der aktiven SO-Schicht 120 kann auf die Spin-Bahn-Kopplung an den Schnittstellen beziehungsweise Übergängen bezogen sein. Die Größenordnung des Spin-Bahn-Feldes in diesem Fall bezieht sich oftmals auf die Größe des Kristallfeldes, welches an dem Übergang oftmals hoch ist. Aufgrund der Nichtanpassung der Gitterparameter der benachbarten Schichten, der Anwesenheit von schweren Metallen an dem Übergang und anderer Effekte kann die Spin-Bahn-Kopplung an einigen Übergängen beträchtlich groß sein. Auf einen starken Spin-Bahn-Effekt an dem Übergang, welcher mit dem Gradienten des Kristallfelds in der Rechtwinkligen zu der Übergangsebenen-Richtung verknüpft ist, wird oftmals Bezug genommen als der Rashba-Effekt. Wenn hierin verwendet jedoch bezieht sich der Rashba-Effekt auf eine Spin-Bahn-Kopplung an dem Übergang unabhängig von seiner Herkunft und seiner Richtung. Es sei festgehalten, dass in wenigstens einigen Ausführungsformen die Übergänge für die aktive SO-Schicht 120 sich unterscheiden sollten, um einen erheblichen Rashba-Effekt zu erhalten. Beispielsweise kann der Rashba-Effekt für die aktive SO-Schicht 120, welche eine Pt-Schicht ist/hat, welche an den magnetischen Kontakt 110 angrenzt, eine Co-Schicht für die freie Schicht 112 und eine Aluminiumoxid- oder eine nichtmagnetische MgO-Schicht 114 auftreten. In einigen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden.
  • Der Effekt der Spin-Bahn-Kopplung an dem Übergang (das heißt der Rashba-Effekt) auf die Magnetisierung ist zweifach. Als erstes kann die Spin-Anhäufung sich an dem Übergang aufbauen. Der Einheitsvektor der Spin-Polarisation dieser Spin-Ansammlung pSO für den Rashba-Effekt ist typischerweise rechtwinklig zu dem Kristallfeld und der Stromrichtung. Viele aktive SO-Schichten 120 haben ein Kristallfeld rechtwinklig zu der Ebene der Schicht 120. Als solches wäre die Spin-Bahn-Polarisation pSO 122 in einer Ebene, wie in 3 gezeigt ist. Alternativ kann die SO-Schicht 120 ein Kristallfeld in der Ebene oder geneigt zu der Ebene haben. Als solches hat die aktive SO-Schicht 120 eine Spin-Bahn-Polarisation rechtwinklig zu der Ebene (nicht gezeigt) in 3 oder entsprechend geneigt zu der Ebene (in 3 nicht gezeigt). In solchen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 120 eine Oberflächenlegierung sein. Beispielsweise kann die aktive SO-Schicht 120 wenigstens eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, aufweisen und/oder ihre Kombinationen. In anderen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 120 Oberflächenlegierungen von X/Y aufweisen, beispielsweise Atome von X, welche sich auf einer (111) Oberfläche eines Hostmaterials Y befinden derart, dass an der Oberseite Atomschichten eine Mischung von X und Y sind. X weist wenigstens eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb auf, und Y weist wenigstens eines von Si, Zn, Cu, Ag, Au, W, Zn, Cr, Pt, Pd auf. In vielen Ausführungsformen weist X zwei oder drei verschiedene Materialen auf. In einigen Ausführungsformen werden wenigstens 0,1 bis nicht mehr als drei Monoschichten von X abgeschieden. In einigen solcher Ausführungsformen werden ungefähr 1 / 3 einer Monoschicht von X abgeschieden. In einigen Ausführungsformen kann dies eine oder mehrere von Substitutions-Bi/Ag, Substitutions-Pb/Ag, Substitutions-Sb/Ag, Substitutions-Bi/Si, Substitutions-Ag/Pt, Substitutions-Pb/Ge, Substitutions-Bi/Cu und eine Bi-Schicht bzw. Doppelschicht sein, welche eine Schicht aufweist, welche sich auf einer (111) Oberfläche von Au, Ag, Cu oder Si befindet. In anderen Ausführungsformen können Legierungen wie InGaAs, HgCdTe oder Bi-Schichten LaAlO3/SrTiO3, LaTiO3/SrTiO3 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden. Für einige Ausführungsformen wird der Rashba-Effekt zu dem Spin-Bahn-Drehmoment TSO und einem entsprechenden Spin-Bahn-Feld HSO auf die freie Schicht führen, welche durch den Ausdruck in Absatz [039] gegeben sind. Hier kann der Einheitspolarisationsvektor pSO in der Ebene sein, geneigt oder rechtwinklig zu der Ebene, wie oben stehend erklärt ist. Die Polarisation PSO für den Rashba-Effekt für einige Ausführungsformen kann 0,1–1 sein; für einige andere Ausführungsformen kann sie mehr als 1 sein. Größere Werte der Polarisation PSO führen zu größeren Polarisationen und demnach größeren Spin-Bahn-Feldern. In anderen Ausführungsformen kann der Rashba-Effekt zu dem Spin-Bahn-Feld auf die Magnetisierung der freien Schicht führen, welche gegeben ist durch: HSOα(JSO·PSO/2d·e)pSO
  • Für den Rashba-Effekt ist die Größe beziehungsweise Größenordnung des Spin-Bahn-Drehmoments aufgrund des Spin-Bahn-Feldes proportional zu der In-Plane-Stromdichte JSO und die Polarisation PSO. JSO ist demnach rechtwinklig zu der Richtung zwischen der aktiven SO-Schicht 120 und der freien Schicht 112 (das heißt in der x-y-Ebene und rechtwinklig zu der normalen der Oberfläche. Wiederum ist pSO der Einheitsvektor in der Richtung der Spin-Bahn-Polarisierung. Die Spin-Bahn-Polarisierung PSO für diese Ausführungsformen ist eine Charakteristik des(der) Material(ien), welche für die aktive SO-Schicht 120 verwendet werden. Die Polarisierung PSO für den Rashba-Effekt für einige Ausführungsformen kann 0,1–1 sein. Für einige andere Ausführungsformen kann die Polarisation mehr als 1 sein. Größere Werte der Polarisation PSO führen zu größeren Polarisationen und demnach größeren Spin-Orbit-Feldern. Für andere Ausführungsformen kann das Spin-Bahn-Feld HSO aufgrund des Rashba-Effekts durch eine Kombination von zwei Termen gegeben sein, einer gegeben durch eine Gleichung in Absatz [042] und ein anderer in [046]. Der Beitrag jedes dieser Terme hängt von dem Material und den geometrischen Eigenschaften des Übergangs ab.
  • Wenn der Einheitspolarisationsvektor pSO aufgrund des Rashba-Effekts parallel zu der leichten Achse der freien Schicht 112 ist, kann der Rashba-Effekt beim Schalten des magnetischen Kontakts 110 verwendet werden, ähnlich zu dem was für den Spin-Hall-Effekt beschrieben ist. Um die freie Schicht 112 zu schalten wird demnach ein In-Plane-Strompuls (JSO) durch die aktive SO-Schicht 120 getrieben. Der Strompuls erzeugt das Spin-Bahn-Feld HSO in der oben beschriebenen Art und Weise. Das Drehmoment, welches der Komponente des SO-Feldes entspricht, welches durch die Gleichung in Absatz [042] gegeben ist, wird dem magnetischen Dämpferdrehmoment entgegengesetzt gerichtet sein, und kann eine Magnetisierung der freien Schicht in einer analogen Art und Weise zu STT und ähnlich zu demjenigen, was oben stehend für den Spin-Hall-Effekt diskutiert ist, schalten. Die Komponente des SO-Felds, welche durch die Gleichung in Absatz [046] gegeben ist, liegt dem intrinsischen Anisotropiefeld der freien Schicht Hk entgegengesetzt. Wenn HSO größer wird als HK schaltet die Magnetisierung ebenso. Wenn beide Komponenten des Spin-Bahn-Feldes gegenwärtig sind, können zwei Effekte einander helfen. Es sei festgehalten, dass im vorangehenden Fall (TSO wird größer als der Dämpfungsterm) das Spin-Bahn-Feld HSO typischerweise 1/α × kleiner sein kann als was für den letzteren Fall benötigt wird (HSO wird größer als das Anisotropiefeld HK), wobei α die Gilbert-Dämpfungskonstante der freien Schicht ist, typischerweise 0,001–0,05.
  • Demnach kann der magnetische Speicher 100 die Spin-Bahn-Kopplung und das Spin-Bahn-Feld, welches durch die SO-Schicht 120 erzeugt wird, beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwenden. In einigen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 120 sich auf einen oder beide des Spin-Hall-Effekts und des Rashba-Effekts stützen, um das Spin-Bahn-Feld HSO zu erzeugen. Demzufolge können, wenn hierin verwendet, Begriffe wie beispielsweise ”Spin-Bahn-Effekt”, ”Spin-Bahn-Feld” und/oder ”Spin-Bahn-Kopplungen” eine Spin-Bahn-Kopplung über den Rashba-Effekt, den Spin-Hall-Effekt, einige Kombinationen der beiden Effekte und/oder einige andere Spin-Bahn-Kopplungen beziehungsweise -Wechselwirkungen oder Spin-Bahn-Kopplungs-ähnliche Effekte einschließen. Die Spin-Bahn-Felder können ein Drehmoment auf das magnetische Moment der Datenspeicher-/freien Schicht 112 ausüben. Dieses Spin-Bahn-Drehmoment kann beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen unterstützt das Spin-Bahn-Feld beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112. Ein anderer Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Übertrags-Drehmoment ist der primäre Schaltmechanismus. In anderen Ausführungsformen ist das Spin-Bahn-Drehmoment der primäre Schaltmechanismus für das magnetische Moment der freien Schicht 112. In einigen Ausführungsformen jedoch kann das Spin-Bahn-Drehmoment durch einen anderen Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Übertrags-Drehmoment unterstützt sein. Die Unterstützung kann beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 und/oder beim Auswählen des magnetischen Kontakts, welcher zu schalten ist, sein.
  • Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht 112 verwendet werden kann, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100 verbessert werden. Wie oben stehend diskutiert kann das Spin-Bahn-Drehmoment, welches durch die aktive SO-Schicht 120 erzeugt wird, die Schaltzeit des magnetischen Kontakts 110 verringern. Das Spin-Bahn-Drehmoment hat typischerweise eine hohe Effizienz PSO und ist proportional zu dem Strom JSO. Da diese Stromdichte in der Ebene ist und nicht durch die Abstandsschicht 114 fließt, kann der Spin-Bahn-Strom ohne einen Schaden für den magnetischen Kontakt 110 erhöht werden. Als ein Ergebnis kann das Spin-Bahn-Feld und das Spin-Bahn-Drehmoment erhöht werden. Demnach kann die Schreibzeit verringert werden, und die Schreibfehlerrate verbessert werden. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100 verbessert werden.
  • 4 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 100' dar. Zur Klarheit ist 4 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 100' ist analog zu dem magnetischen Speicher 100. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 100' weist demnach einen magnetischen Kontakt 110' und eine aktive SO-Schicht 120' auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 110 und der aktiven SO-Schicht 120 sind. Der magnetische Kontakt 110' weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 112', eine nichtmagnetische Abstandsschicht 114' und eine Referenzschicht 116' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 112, der nichtmagnetischen Abstandsschicht 114 und der Referenzschicht 116 sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 110' und 120' jeweils analog zu denjenigen, welche oben stehend für die Komponenten 110 und 120 beschrieben sind. Das magnetische Moment 113' der freien Schicht 112' ist stabil rechtwinklig zu der Ebene. Das magnetische Moment 113' ist demnach parallel zu der leichten Achse 115' der freien Schicht 112' in der Ausführungsform, welche gezeigt ist, ist das magnetische Moment 117' der Referenzschicht 116' ebenso rechtwinklig zu der Ebene.
  • Der primäre Schaltmechanismus für den magnetischen Kontakt 110' ist ein Spin-Übertrags-Drehmoment. Demnach ist ein Schaltstrom JSTT, welcher rechtwinklig zu der Ebene (entlang der z-Achse) durch den magnetischen Kontakt 110' getrieben wird, der primäre Schaltstrom. Ein Spin-Bahn-Kopplungs-Drehmoment wird jedoch zum Unterstützen des Schaltens verwendet. Der In-Plane-Spin-Bahn-Strom JSO wird demnach durch die aktive SO-Schicht 120' getrieben. Der Spin-Bahn-Strom ist in der x-y-Ebene, welche ebenso die Ebene der Schichten des Speichers 100' ist. Die aktive SO-Schicht 120' hat eine Spin-Bahn-Polarisation, welche Spin-Bahn-Feld(er) wie beispielsweise HSO entstehen lassen kann. Das Spin-Bahn-Feld HSO kann Komponenten aufgrund des Spin-Hall-Effekts, des Rashba-Effekts oder beider haben. Weiterhin kann, obwohl es rechtwinklig zu dem In-Plane-Spin-Bahn-Strom gezeigt wird in anderen Ausführungsformen das Spin-Bahn-Feld in einer anderen Richtung sein. Die aktive SO-Schicht 120' kann dieselbe Struktur, Funktion und konstituierendes Material/konstituierenden Materialien haben wie oben stehend beschrieben ist. Demnach kann die aktive SO-Schicht 120' zum Unterstützen des Schaltens des magnetischen Kontakts 110' verwendet werden.
  • Um beim Schalten des magnetischen Kontakts 110' zu unterstützen, ist die Spin-Bahn-Polarisation pSO rechtwinklig zu der leichten Achse/stabilen Achse 113' der freien Schicht 112. Die leichte Achse 115' ist rechtwinklig zu der Ebene, während die Spin-Bahn-Polarisation in der Ebene ist (beispielsweise in der x-y-Ebene). Das Spin-Bahn-Drehmoment TSO kann schnell die Rechtwinkligkeit zu dem ebenen magnetischen Moment der freien Schicht 112' aus ihrem Gleichgewichtszustand parallel zu der leichten Achse ablenken. Das Spin-Bahn-Drehmoment TSO kann in der anfänglichen Position maximiert werden, wodurch eine bemerkenswert große Neigung des magnetischen Moments der freien Schicht 112' zu Anfang nachdem der SO-Strompuls angelegt ist, ermöglicht wird. Demnach neigt das Spin-Bahn-Drehmoment TSO die Magnetisierung der freien Schicht bemerkenswert schneller als ein herkömmliches STT-Drehmoment einer ähnlichen maximalen Amplitude. In der Tat ist für ein herkömmliches magnetisches Moment einer Referenzschicht, welche kollinear zu dem magnetischen Moment der freien Schicht ist, das herkömmliche STT-Drehmoment in den ersten Momenten gering, nachdem der STT-Puls angelegt ist. TSO neigt gleichermaßen die magnetischen Momente der freien Schicht in Zuständen, welche einer logischen 1 oder 0 (oben und unten Positionen des magnetischen Moments jeweils) entspricht. Das magnetische Moment kann jedoch nicht ohne Weiteres zu der entgegengesetzten Orientierung schalten. Demzufolge kann ein Spin-Übertrags-Drehmoment angelegt werden, um das magnetische Moment der freien Schicht 112' zu schalten. Zusätzlich zu dem In-Plane-Strompuls für die aktive SO-Schicht kann ein STT-Strompuls rechtwinklig zu der Ebene getrieben werden, um ein Schalten zu vollenden. Ein STT-Drehmoment ist um so größer, für größere Neigungen der Magnetisierung der freien Schicht 112' aus der Gleichgewichtsposition. Das STT-Drehmoment erreicht ein Maximum, wenn das magnetische Moment der freien Schicht 112' rechtwinklig zu der leichten Achse 115' der freien Schicht ist. Demzufolge kann, wenn die Magnetisierung bemerkenswert aufgrund des SO-Drehmoments TSO geneigt ist, dann das STT-Drehmoment schneller die Magnetisierung schalten. Da das Spin-Bahn-Drehmoment TSO schnell die Magnetisierung von der Gleichgewichtsposition neigen kann, und in dieser geneigten Position das STT-Drehmoment schnell die Magnetisierung zu einer neuen Gleichgewichtsposition schalten kann, kann eine Gesamtschaltzeit signifikant verringert werden verglichen mit dem Fall, dass nur das herkömmliche STT-Drehmoment schaltet. Darüber hinaus können die Schreibfehlerraten signifikant verbessert werden. Demnach kann die Spin-Bahn-Kopplung zum Unterstützen des Schaltens des magnetischen Moments der freien Schicht 112' verwendet werden.
  • Da die Gesamtschaltzeit für größere Neigungen der Magnetisierung der freien Schicht 112' durch das Spin-Bahn-Drehmoment TSO verringert ist, ist es für die Größe des Spin-Bahn-Drehmoment TSO und ein entsprechendes Feld HSO wichtig, dass es ausreichend hoch ist. Demnach ist erwünscht, dass das Spin-Bahn-Feld ein signifikanter prozentualer Anteil des Anisotropiefeldes für den magnetischen Kontakt 110' ist. In einigen Ausführungsformen ist erwünscht, dass das Spin-Bahn-Feld wenigstens 10% und nicht mehr als 50% des Anisotropiefeldes für den magnetischen Kontakt 110' ist. In anderen Ausführungsformen jedoch kann das Spin-Bahn-Feld einen anderen Wert haben.
  • Um die Magnetisierung der freien Schicht zuverlässig zu neigen, ist der SO-Feldpuls für einige Ausführungsformen ausreichend kurz. In solchen Ausführungsformen ist die Gesamtdauer des SO-Feldpulses geringer als die Hälfte der Magnetisierungspräzessions-Zeitdauer für eine erhöhte Leistungsfähigkeit. Für einige Ausführungsformen ist die magnetische Präzessions-Zeitdauer gleich zu 1/2(2π/γHK), wobei HK das Anisotropiefeld der freien Schicht 112' ist. Demnach kann der SO-Strompuls wenigstens 30 ps und nicht mehr als 3 ns lang sein, es hängt jedoch von Hk ab. Falls anstelle dessen die Sendepulsbreite in der Größenordnung der Zeitdauer der Präzession (2π/γHK für einige Ausführungsformen) ist, dann kehrt das magnetische Moment zu dem Stagnationspunkt parallel zu der leichten Achse zurück. Das SO-Feld HR kann die Schaltgeschwindigkeit nicht verbessern. Wenn die Pulsbreite länger ist als die Oszillationszeitdauer, beispielsweise 1 Nanosekunde oder mehr, dann kann die eventuelle Magnetisierungsneigung nicht gesteuert werden.
  • Für einige andere Ausführungsformen ist, wenn das SO-Feld HSO die Form hat, welche in dem Ausdruck in Absatz [039] beschrieben ist, und das HSO-Feld ausreichend hoch ist, das Spin-Bahn-Feld HSO in der Lage, das magnetische Moment der freien Schicht 112' zu drehen soweit wie parallel (oder antiparallel) zu dem Polarisationsvektor pSO. Für eine freie Schicht 112', welche ihre leichte Achse rechtwinklig zu der Ebene hat, entspricht dies einer Orientierung rechtwinklig zu der leichten Achse. In diesem Fall einer sehr großen Amplitude des SO-Drehmoments TSO kann, solange der Strompuls durch die aktive SO-Schicht 120' getrieben wird, das magnetische Moment von der leichten Achse gedreht verbleiben. Demnach kann, wenn der Spin-Bahn-Strompuls eine genügend große Größe und Breite hat, das magnetische Moment in der Ebene aufgrund des Spin-Hall-Effekts gepinnt verbleiben. Für solche Ausführungsformen gibt es keine Begrenzung der Dauer des SO-Feldpulses. Darüber hinaus ist das STT im Fall maximiert, wenn die anfängliche Neigung der Magnetisierung der freien Schicht rechtwinklig zu der leichten Achse ist.
  • Wenn die Neigung der Magnetisierung der freien Schicht durch das Spin-Bahn-Drehmoment nicht sehr groß ist (beispielsweise weniger als π/4 Radianten für einige Ausführungsformen) und kein STT-Drehmoment angelegt wird, dann kann die Magnetisierung zu dem anfänglichen magnetischen Zustand nach dem Ende des SO-Feldpulses zurückkehren. Wenn jedoch die Neigung größer ist, hat die Magnetisierung eine hohe Chance, in eine entgegengesetzte Richtung zurückzukehren. Wenn die Neigung, welche durch TSO induziert wird, nahezu π/2 ist, und kein STT-Puls angelegt wird, kann die Magnetisierung gleiche Chancen haben, zum anfänglichen Zustand zurückzukehren und zu dem entgegengesetzten Zustand zu schalten. Demnach kann für eine große Neigung, welche durch TSO induziert wird, eine Information in der Zelle durch das Spin-Bahn-Drehmoment TSO gestört oder gelöscht werden. Für einige Ausführungsformen wird eine optimale Neigung aufgrund des SO-Effekts durch das Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit (größere Neigungen) und einer Beschränkung der Nichtstörung des anfänglichen Speicherzustands (kleiner Neigungen) bestimmt.
  • Um das magnetische Moment 113' der freien Schicht 112' zu schalten, wird ein In-Plane-Spin-Bahn(SO)-Strompuls (JSO) durch die aktive SO-Schicht 120' getrieben. Unterschiedlich ausgedrückt, wird der Spin-Bahn-Strompuls rechtwinklig zu der Richtung zwischen der aktiven SO-Schicht 120' und der freien Schicht 112' (beispielsweise rechtwinklig zu der z-Richtung) getrieben. Der SO-Strompuls erzeugt das Spin-Bahn-Feld HSO in der oben stehend beschriebenen Art und Weise. Das Spin-Bahn-Feld HSO stört das magnetische Moment 113' der freien Schicht 112' aus ihrem Gleichgewichtszustand entlang der leichten Achse 115' für ausreichend kurze Pulsbreiten des Stromes JSO. Wenn der Spin-Übertrags-Strom JSTT dann angewandt wird, kann das magnetische Moment 113' der freien Schicht 112' geschaltet werden. Das Schalten des magnetischen Kontakts 110' kann verbessert werden. Beispielsweise ist 5 ein Graph 150, welcher das Timing von Strompulsen, welche beim Programmieren des Speichers 100' verwendet werden, darstellt. Bezug nehmend auf die 4–5 sind die Plots 152 und 154, welche in dem Graphen 150 gezeigt sind, ausschließlich für beispielhafte Zwecke und sie sind nicht gedacht, um explizit bestimmte Pulse der realen Welt darzustellen.
  • Ein SO-Strompuls 152, welcher eine Breite tSO und eine Größe JSO hat, wird durch die aktive SO-Schicht 120' getrieben. Es ist erwünscht, dass die Breite tSO kurz ist, um sicherzustellen, dass das magnetische Moment 113', welches durch irgend einen Abschnitt des Spin-Bahn-Feldes, welches durch den Rashba-Effekt erzeugt wird, gestört wird, nicht zu dem Stagnationspunkt zurückpräzediert. Demnach ist erwünscht, dass die Breite des SO-Strompulses 152 relativ schmal ist, beispielsweise 1–3 Nanosekunden. In einigen solchen Ausführungsformen ist die Breite des SO-Strompulses 152 in der Größenordnung von 30 Pikosekunden bis 0,1 Nanosekunden. Weiterhin kann, da der SO-Strompuls 152 für die aktive SO-Schicht 120' in der Ebene ist, die Größe beziehungsweise Größenordnung des SO-Strompulses 152 groß sein. Beispielsweise kann die Stromdichte JSO von der Größenordnung von 1 × 108 A/cm2 sein, wenn die freie Schicht ein hohes HK hat, welches einem Strom der Größenordnung von 0,01–1 mA entspricht. Für einige anderen Anwendungen kann die Stromdichte von der Größenordnung von 1 × 107 A/cm2 sein.
  • Nach dem Start des SO-Strompulses wird der Spin-Transferdrehmoment(STT)-Strompuls 154, welche eine Breite tSTT und eine Größe JSTT hat, rechtwinklig zu der Ebene durch den magnetischen Kontakt 110' getrieben. Demnach kann der STT-Strompuls 154 beginnen, bevor das magnetische Moment 113' eine Möglichkeit hat, zurück zu dem Stagnationspunkt zu präzedieren. In der Ausführungsform, welche in 5 gezeigt ist, beginnt der STT-Strompuls 154 bevor der SO-Strompuls 152 endet. In anderen Ausführungsformen jedoch kann der STT-Strompuls 154 zu oder nach der Beendigung des SO-Strompulses 152 starten. Wenn der STT-Strompuls 154 startet, nachdem der SO-Strompuls 152 endet, dann ist erwünscht, dass nur ein geringer Zeitbetrag, beispielsweise nicht mehr als einige Oszillationszeitdauern beziehungsweise Oszillationsperioden des magnetischen Moments 113', zwischen der Beendigung des SO-Strompulses 152 und dem Start des STT-Strompulses 154 vergehen. Die Größenordnung des STT-Strompulses 154 kann signifikant kleiner sein als diejenige des SO-Strompulses 152, da der STT-Strompuls 154 rechtwinklig zu der Ebene ist. Beispielsweise kann JSTT von der Größenordnung von 1 × 106 A/cm2 sein. Die Breite des STT-Strompulses 154 kann so lange sein wie zum Schalten des magnetischen Kontakts 110' erwünscht ist. Da jedoch auch der SO-Strompuls 152 verwendet wird, kann das Schalten noch schneller sein.
  • Unter Verwendung der Strompulse 152 und 154 kann der magnetische Speicher 100' schneller geschaltet werden. Der SO-Strompuls 152 durch die aktive SO-Schicht 120' erzeugt ein Spin-Bahn-Feld, welches das magnetische Moment 113 von dem Stagnationspunkt entlang der leichten Achse 115' stört. Das Spin-Transfer-Drehmoment aufgrund des STT-Strompulses 154 durch den magnetischen Kontakt 110' kann dann zu einem größeren Effekt beim Schalten des magnetischen Moments 113' agieren. Demnach kann das STT-Drehmoment verwendet werden, um das magnetische Moment 113' des magnetischen Kontakts 110' schneller zu schalten.
  • Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments 113' der freien Schicht 112' verwendet werden kann, kann die Leistungsfähigkeit des Speicher 100' verbessert werden. Das Spin-Bahn-Drehmoment, welches durch die aktive SO-Schicht 120' erzeugt wird, ermöglicht es dem magnetischen Kontakt 110' bei einer erhöhten Geschwindigkeit programmiert zu werden. Da das Spin-Bahn-Drehmoment eine hohe Effizienz hat und proportional zu der Größe des In-Plane-Spin-Bahn-Strompulses 152 ist, kann das Spin-Bahn-Drehmoment groß sein. Das große Spin-Bahn-Drehmoment kann demnach das magnetische Moment 113 von dem Stagnationspunkt stören. Die Breite und Größe des Spin-Transfer-Drehmomentpulses 154 kann verringert sein, während noch zu dem magnetischen Speicher 100' geschrieben wird. Demnach kann die Schreibzeit verringert sein und die Schreibfehlerrate verbessert sein. Die Leistungsfähigkeit des Speichers 100' kann dadurch verbessert werden.
  • 6 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 100'' dar. Zur Klarheit ist 6 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 100'' ist analog zu dem magnetischen Speicher 100. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 100'' weist demnach einen magnetischen Kontakt 110'' und eine aktive SO-Schicht 120'' auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 110 und der aktiven SO-Schicht 120 sind. Der magnetische Kontakt 110'' weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 112', eine nichtmagnetische Abstandsschicht 114'' und eine Referenzschicht 116'' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 112, der nichtmagnetischen Abstandsschicht 114 und der Referenzschicht 116 sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 110'' und 120'' jeweils analog zu denjenigen, welche oben stehend für die Komponenten 110 und 120 beschrieben sind. Das magnetische Moment 113'' der freien Schicht 112' ist in der Ebene stabil. Das magnetische Moment 113'' ist demnach parallel zu der leichten Achse 115'' der freien Schicht 112''. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, ist das magnetische Moment 117'' der Referenzschicht 116'' auch in der Ebene. Für einige Ausführungsformen ist diese In-Plane-leichte Achse-Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Stromes JSO in der SO-Schicht 120''. Als ein Ergebnis ist pSO parallel zu der leichten Achse 115'' der freien Schicht 112''.
  • Der magnetische Kontakt 110'' wird unter Verwendung eines Spin-Bahn-Drehmoments als dem primären Schaltmechanismus geschaltet. In einigen Ausführungsformen wird das Spin-Bahn-Drehmoment von dem Spin-Hall-Effekt und/oder Rashba-Effekt erzeugt. Die aktive SO-Schicht 120'' kann demnach dieselbe Struktur, Funktion und konstituierende(s) Material(ien) haben, wie sie oben stehend beschrieben sind. Der In-Plane-Strom JSO, welcher durch die aktive SO-Schicht 120'' getrieben wird, ist der primäre Schaltstrom. Andere Mechanismen jedoch, die unten stehend diskutiert sind, können beim Auswählen des magnetischen Kontakts 110'' verwendet werden und demnach beim Programmieren des magnetischen Kontakts 110'' unterstützen. Weiterhin können in anderen Ausführungsformen andere Mechanismen und/oder (ein) andere(s) Material(ien) verwendet werden.
  • Um den magnetischen Kontakt 110'' zu programmieren, wird das Spin-Bahn-Feld erzeugt, wobei die Spin-Bahn-Polarisation pSO entlang der leichten Achse/stabilen Achse 115'' der freien Schicht 112'' in der Richtung ist, in welcher das magnetische Moment 113'' erwünscht ist, geschaltet zu werden. Der Spin-Bahn-Strom, welcher benötigt wird, um durch die aktive SO-Schicht 120'' getrieben zu werden, ist in der Größenordnung von JSTT-einige MA/cm2. In der Ausführungsform, welche in 6 gezeigt ist, ist erwünscht, dass das magnetische Moment 113'' die Richtung ändert, so dass es in der +y-Richtung ist. Um das magnetische Moment 113'' in die –y-Richtung zu schalten, wird der Spin-Bahn-Strom JSO in die entgegengesetzte Richtung zu der gezeigten getrieben. Das Spin-Bahn-Feld 122'', welches durch die Spin-Bahn-Kopplung erzeugt wird, legt ein Spin-Bahn-Drehmoment an das magnetische Moment 113'' an, welches das magnetische Moment 113'' in die gewünschte Richtung schaltet.
  • Da das Spin-Bahn-Drehmoment das magnetische Moment 113'' der freien Schicht 112'' schaltet, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100' verbessert werden. Da der SO-Strom in der Ebene (In-Plane) für die aktive SO-Schicht 120'' ist, und demnach nicht durch den Abstandshalter 114'' fließt, kann die Stromdichte JSO groß sein. Beispielsweise kann die Stromdichte bis zu der Größenordnung von 1 × 108 A/cm2 sein, was einem Strom in der Größenordnung von 0,01–1 mA entspricht. Solch ein großer Strom kann ein großes Spin-Bahn-Feld und demnach ein größeres Spin-Bahn-Drehmoment auf den magnetischen Kontakt 113'' vorsehen. Unterschiedlich ausgedrückt, kann eine Schnellstufe (overdrive) des magnetischen Kontakts 110'' leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 110'' ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100'' verbessert werden.
  • 7 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 100''' dar. Zur Klarheit ist 7 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 100''' ist analog zu den magnetischen Speichern 100/100''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten ähnliche Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 100''' weist demnach einen magnetischen Kontakt 110''' und eine aktive SO-Schicht 120''', welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 110/110'' und der aktiven SO-Schicht 120/120'' sind. Der magnetische Kontakt 110''' weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 112'', eine nichtmagnetische Abstandsschicht 114''' und eine Referenzschicht 116''' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 112/112'', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 114/114'' und der Referenzschicht 116/116'' sind. Demnach sind Struktur und Funktion der Komponenten 110''' und 120''' jeweils analog zu denjenigen, welche oben stehend für die Komponenten 110/110'' und 120/120'' beschrieben sind. Das magnetische Moment 113'' der freien Schicht 112'' ist stabil rechtwinklig zu der Ebene. Das magnetische Moment 113'' ist demnach parallel zu der leichten Achse 115''' der freien Schicht 112'''. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, ist das magnetische Moment 117''' der Referenzschicht 116''' ebenso rechtwinklig zu der Ebene.
  • Der magnetische Kontakt 110'' wird unter Verwendung eines Spin-Bahn-Drehmoments als dem primären Schaltmechanismus geschaltet. In einigen Ausführungsformen wird das Spin-Bahn-Drehmoment von dem Rashba-Effekt erzeugt. Die aktive SO-Schicht 120''' kann demnach dieselbe Struktur, Funktion und konstituierende(s) Material(ien) haben, wie oben stehend für den Rashba-Effekt beschrieben ist. In anderen Ausführungsformen jedoch können andere Mechanismen und/oder Material(ien) verwendet werden. Der In-Plane-Strom JSO, welcher durch die aktive SO-Schicht 120''' getrieben wird, ist der primäre Schaltstrom. Andere Mechanismen jedoch können beim Auswählen des magnetischen Kontakts 110''' verwendet werden und demnach das Programmieren des magnetischen Kontakts 110''' unterstützen.
  • Um den magnetischen Kontakt 110''' zu programmieren, wird das Spin-Bahn-Feld erzeugt, wobei die Spin-Bahn-Polarisation pSO entlang der leichten Achse/stabilen Achse 115''' der freien Schicht 112''' in der Richtung ist, in welche das magnetische Moment 113''' erwünscht ist, geschaltet zu werden. In einigen Ausführungsformen ist das Spin-Bahn-Feld primär oder gesamt durch den Rashba-Effekt erzeugt. Der Spin-Bahn-Strom, welcher benötigt wird, um durch die aktive SO-Schicht 120''' getrieben zu werden, ist in der Größenordnung von JSTT- einige MA/cm2. In der Ausführungsform, welche in 7 gezeigt ist, ist erwünscht, dass das magnetische Moment 113''' die Richtung ändert, so dass es in der +z-Richtung ist. Um das magnetische Moment 113''' zu der –z-Richtung zu schalten, wird der Spin-Bahn-Strom JSO in der entgegengesetzten Richtung zu der gezeigten getrieben. Das Spin-Bahn-Feld 122''', welches durch die Spin-Bahn-Kopplung erzeugt wird, legt ein Spin-Bahn-Drehmoment an das magnetische Moment 113'' an, wobei das magnetische Moment 113'' in die gewünschte Richtung geschaltet wird.
  • Der magnetische Speicher 100''' teilt die Vorzüge des magnetischen Speichers 100''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment das magnetische Moment 113''' der freien Schicht 112''' schaltet, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100''' erhöht werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 120'' in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe (overdrive) des magnetischen Kontakts 110'' leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 110''' ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 100''' verbessert werden.
  • Demnach kann die Spin-Bahn-Kopplung als ein Mechanismus zum Schalten des magnetischen Moments der Datenspeicher-/freien Schicht 112/112'/112''/112''' eines magnetischen Kontakts verwendet werden. Eine Spin-Bahn-Kopplung kann beim Schalten wie beispielsweise einem Spin-Übertragungsmoment-Schalten unterstützen, oder sie kann als der primäre Schaltmechanismus verwendet werden. Eine Spin-Bahn-Kopplung ermöglicht ein höheres Drehmoment, da der In-Plane-Spin-Bahn-Strom größer sein kann, was ein schnelleres Schalten mit verbesserten Schreibfehlerraten ermöglicht. Zusätzlich kann die Verwendung von dualen magnetischen Kontakten, welche für STT-RAM-Speicher favorisiert werden, welche jedoch eine Vielzahl von Nachteilen haben, vermieden werden. Demzufolge kann die Leistungsfähigkeit des magnetischen Speichers 100, 100', 100'' und/oder 100''' verbessert werden.
  • 8 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 200 dar, welcher einen magnetischen Kontakt 210 verwendet beziehungsweise einsetzt, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird. Zur Klarheit ist 8 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 200 ist analog zu den magnetischen Speichern 100, 100', 100'' und 100'''. Demzufolge haben ähnliche Bestandteile analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 200 weist demnach einen magnetischen Kontakt 210 und eine aktive SO-Schicht 220 auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 100/110'/110''/110''' und der aktiven SO-Schicht 120/120'/120''/120''' sind. Der magnetische Kontakt 210 weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 212, eine nichtmagnetische Abstandsschicht 214 und eine Referenzschicht 216 auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 112/112'/112''/112''', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 114/114'/114''/114''' und der Referenzschicht 116/116'/116''/116''' sind. Demnach sind die Struktur und die Funktion der Komponenten 210 und 220 analog zu denjenigen, welche oben stehend jeweils für die Komponenten 110/110'/110''/110''' und 120/120'/120''/120''' beschrieben worden sind. Beispielsweise kann die freie Schicht 212 eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben und wird verwendet, um Daten zu speichern. Die Referenzschicht 216 kann auch ihre magnetischen Momente in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene fixiert haben. Der magnetische Kontakt 210 kann unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung entweder als einem primären Mechanismus oder zum Unterstützen eines anderen Mechanismus wie beispielsweise einem Spin-Transfer-Drehmoment wie oben stehend beschrieben geschaltet werden.
  • Zusätzlich zu dem magnetischen Kontakt 210 weist der magnetische Speicher 200 eine Auswahlvorrichtung 218 auf, welche jedem magnetischem Kontakt 210 entspricht. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, weist eine Speicherzelle einen magnetischen Kontakt 210 und eine Auswahlvorrichtung 218 auf. Die Auswahlvorrichtung 218 ist ein Transistor und kann mit einer Bitleitung gekoppelt sein. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, kann ein magnetischer Speicher 200 auch eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230 aufweisen. Die optionale Spin-Diffusionsschicht 230 für einige Ausführungsformen ist ein Metall. In anderen Ausführungsformen kann diese Schicht jedoch ein dünnes isolierendes Material, beispielsweise kristallines MgO oder ein anderes Oxid oder eine isolierende Schicht sein. Der Widerstandsbereich(RA = Resistance Area) einer solchen Schicht sollte klein, beispielsweise kleiner als 2 Ohm-μm2 sein. In anderen Ausführungsformen kann die optionale Spin-Diffusionsschicht 230 eine Multischicht sein, welche zwei oder mehr Lagen von unterschiedlichen Materialien aufweist. Die optische Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230 kann verwendet werden, um den Beitrag zu dem Spin-Orbit-Feld, welcher durch die Gleichung in Absatz [045] gegeben ist zu verringern, und/oder um den Beitrag zum Spin-Orbit-Felde, welcher durch eine Gleichung in Absatz [041] gegeben ist, zu erhöhen, wenn erwünscht wird, dass dies der primäre Beitrag, welcher beim Schalten des magnetischen Kontakts 210 verwendet wird, ist. Die optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230 kann auch verwendet werden, um eine verbesserte Keimschicht für die freie Schicht 212 vorzusehen und/oder um ein Dämpfen der freien Schicht zu verringern, welches mit einer Nähe zu der aktiven SO-Schicht 220 verknüpft werden kann.
  • Obwohl nur ein magnetischer Kontakt 210 in 8 gezeigt ist, erstreckt sich die aktive SO-Schicht über mehrere magnetische Kontakte. Demnach kann die aktive SO-Schicht 220 auch als eine Wortleitung fungieren. Weiterhin ist die aktive SO-Schicht 220 als eine im Wesentlichen konstante Dicke habend (Dimension in der z-Richtung) und Breite habend (Dimension in der y-Richtung) gezeigt. In einigen Ausführungsformen sind die Dicke und/oder Breite der aktiven SO-Schicht wenigstens unter dem Magnetkontakt 210 verringert. In solchen Ausführungsformen wird die Spin-Bahn-Stromdichte in dem Bereich des magnetischen Kontakts 210 erhöht. Demnach kann ein Schalten unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung verbessert werden.
  • Der magnetische Speicher 200 teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'' und 100'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments 213 der freien Schicht 212 verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200 verbessert werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 220 in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe des magnetischen Kontakts 210 leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 210 ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200 verbessert werden.
  • 9 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 200' dar, welcher einen magnetischen Kontakt 210' einsetzt, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird. Zur Klarheit ist 9 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 200' ist analog zu den magnetischen Speichern 200, 100, 100', 100'', 100'''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 200' weist demnach einen magnetischen Kontakt 210' und eine aktive SO-Schicht 220' auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 210/110/110'/110''/110''' und der aktiven SO-Schicht 220/120/120'/120''/120''' sind. Der magnetische Kontakt 210 weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 212', eine nicht magnetische Abstandsschicht 214' und eine Referenzschicht 216' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 212/112/112'/112''/112''', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 214/114/114'/114''/114''', und der Referenzschicht 216/116/116'/116''/116''' sind. Demnach sind die Struktur und die Funktion der Komponenten 210' und 220' analog zu denjenigen, welche oben stehend jeweils für die Komponenten 210/110/110'/110''/110''' und 220/120/120'/120''/120''' beschrieben worden sind. Beispielsweise kann die freie Schicht 212' eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben und sie wird verwendet, um Daten zu speichern. Die Referenzschicht 216' kann ebenso ihr magnetisches Moment in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene fixiert haben. Der magnetische Kontakt 210' kann unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung beziehungsweise Spin-Bahn-Wechselwirkung entweder als einem primären Mechanismus geschaltet werden oder um einen anderen Mechanismus wie beispielsweise ein Spin-Transfer-Drehmoment, wie es oben stehend beschrieben ist, zu unterstützen. Der magnetische Speicher 200' kann auch eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230' analog zu der optionalen Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230 aufweisen. Zur Vereinfachung ist das SO-Feld 222' in der y-Richtung gezeigt. Das SO-Feld 222' kann in einer anderen Richtung einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf rechtwinklig zu der Ebene sein (beispielsweise in der positiven oder negativen z-Richtung).
  • Der magnetische Speicher 200' weist auch eine Wortleitung 240 auf. Die Wortleitung 240 erstreckt sich über mehrere magnetische Kontakte 210' und demnach mehrere Speicherzellen. Die aktive SO-Schicht 220' ist elektrisch mit der Wortleitung gekoppelt, ist jedoch in dem Bereich eines einzelnen magnetischen Kontakts 210' platziert beziehungsweise lokalisiert. Demnach entspricht in der Ausführungsform, welche gezeigt ist, jede aktive SO-Schicht 220' einem magnetischen Kontakt 210'. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, erstreckt sich die aktive SO-Schicht 220' über die Wortleitung 240. In anderen Ausführungsformen jedoch kann die Oberseite der aktiven SO-Schicht 220' bei einer anderen Platzierung einschließlich jedoch nicht beschränkt auf im Wesentlichen eben mit der Oberseite der Wortleitung 240 sein. In der gezeigten Ausführungsform ist der Boden der aktiven SO-Schicht 220' innerhalb der Wortleitung 240. Demnach kann die aktive SO-Schicht 220' in einer Vertiefung innerhalb der Wortleitung 240 befindlich sein. In anderen Ausführungsformen jedoch kann der Boden der aktiven SO-Schicht 220' bei einer anderen Platzierung sein. Alternativ kann die aktive SO-Schicht 220' eine Dicke haben, welche kleiner ist als oder gleich zu derjenigen der Wortleitung 240 und sich in einer Öffnung in der Wortleitung befinden. In solchen Ausführungsformen kann die Stromdichte durch die aktive SO-Schicht 220' größer sein als in der umgebenden Wortleitung 240. Die aktive SO-Schicht 220' ist ebenso gezeigt als sich zu den Rändern des magnetischen Kontakts 210' erstreckend. In anderen Ausführungsformen jedoch kann sich die aktive SO-Schicht 220' weiter als der magnetische Kontakt 210' in der x-y-Ebene erstrecken.
  • Der magnetische Speicher 200 teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 200, 100, 100', 100'' und 100'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments 213' der freien Schicht 212' verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200' verbessert werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 220 in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe des magnetischen Kontakts 210' leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 210' ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200' verbessert werden.
  • 10 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 200'' dar, welcher einen magnetischen Kontakt 210'' einsetzt, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird. Zur Klarheit ist 10 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 200'' ist analog zu den magnetischen Speichern 200, 200', 100, 100', 100'', 100'''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 200'' weist demnach einen magnetischen Kontakt 210'' und eine aktive SO-Schicht 220'' auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 210/210'/110/110'/110''/110''' und der aktiven SO-Schicht 220/220'/120/120'/120''/120''' sind. Der magnetische Kontakt 210'' weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 212'', eine nichtmagnetische Abstandsschicht 214'' und eine Referenzschicht 216'' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 212/212'/112/112'/112''/112''', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 214/214'/114/114'/114''/114''' und der Referenzschicht 216/216'/116/116'/116''/116''' sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 210'' und 220'' jeweils analog zu denjenigen, welche oben stehend für die Komponenten 210/210'/110/110'/110''/110''' und 220/220'/120/120'/120''/120''' beschrieben sind. Beispielsweise kann die freie Schicht 212'' eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben, und sie wird verwendet, um Daten zu speichern. Die Referenzschicht 216'' kann ebenso ihr magnetisches Moment in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene fixiert haben. Der magnetische Kontakt 210'' kann unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung entweder als einem primären Mechanismus oder zum Unterstützen eines anderen Mechanismus wie beispielsweise eines Spin-Übertrags-Drehmoments, wie oben stehend beschrieben ist, geschaltet werden. Der magnetische Speicher 200'' kann auch eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230'' analog zu der optionalen Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230/230' aufweisen. Zur Vereinfachung ist das SO-Feld 222'' in der y-Richtung gezeigt. Das SO-Feld 222'' kann jedoch in einer anderen Richtung einschließlich jedoch nicht beschränkt auf rechtwinklig zu der Ebene sein (beispielsweise in der positiven oder negativen z-Richtung).
  • Der magnetische Speicher 202' weist auch eine Wortleitung 240' analog zu der Wortleitung 240 auf. Die Wortleitung 240' erstreckt sich über mehrere Magnetkontakte 210' und demnach mehrere Speicherzellen. Die aktive SO-Schicht 220'' ist elektrisch mit der Wortleitung gekoppelt, sie ist aber in dem Bereich eines einzelnen magnetischen Kontakts 210'' lokalisiert. Demnach entspricht in der gezeigten Ausführungsform jede aktive SO-Schicht 220'' einem magnetischen Kontakt 210''. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, erstreckt sich die aktive SO-Schicht 220'' über und unter der Wortleitung 240'. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, befindet sich die aktive Schicht 220' in einer Öffnung innerhalb der Wortleitung 240'. In anderen Ausführungsformen jedoch können die Oberseite und/oder der Boden der aktiven SO-Schicht 220'' bei einer anderen Platzierung sein. Die aktive SO-Schicht 220' ist ebenso als sich zu den Rändern des magnetischen Kontakts 210'' erstreckend gezeigt. In anderen Ausführungsformen jedoch kann sich die aktive SO-Schicht 220'' weiter als der magnetische Kontakt 210'' in der x-y-Ebene erstrecken.
  • Der magnetische Speicher 200'' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 200, 200', 100, 100', 100'' und 100'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments 213'' der freien Schicht 212'' verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200'' verbessert werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 220'' in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe des magnetischen Kontakts 210'' leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 210'' ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200'' verbessert werden.
  • 11 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 200''' dar, welcher einen magnetischen Kontakt 210''' einsetzt, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird. Zur Klarheit ist 11 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 200''' ist analog zu den magnetischen Speichern 200, 200', 200'', 100, 100', 100'', 100'''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 200''' weist demnach einen magnetischen Kontakt 210''' und eine aktive SO-Schicht 220''' auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 210/210'/210''/110/110'/110''/110''' und der aktiven SO-Schicht 220/220'/220''/120/120'/120''/120''' sind. Der magnetische Kontakt 210''' weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 212''', eine nichtmagnetische Abstandsschicht 214''' und eine Referenzschicht 216''' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 212/212'/212''/112/112'/112''/112''', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 214/214'/214''/114/114'/114''/114''' und der Referenzschicht 216/216'/216''/116/116'/116''/116''' sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 210''' und 220''' jeweils analog zu denjenigen, welche oben stehend für die Komponenten 210/210'/210''/110/110'/110''/110''' und 220/220'/220''/120/120'/120''/120''' beschrieben sind. Beispielsweise kann die freie Schicht 212''' eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben, und sie wird verwendet, um Daten zu speichern. Die Referenzschicht 216''' kann ebenso ihr magnetisches Moment in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene fixiert haben. Der magnetische Kontakt 210''' kann unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung entweder als einem primären Mechanismus oder zum Unterstützen eines anderen Mechanismus wie beispielsweise eines Spin-Übertrags-Drehmoments, wie oben stehend beschrieben ist, geschaltet werden. Der magnetische Speicher 200''' kann auch eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230''' analog zu der optionalen Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230/230'/230'' aufweisen. Zur Vereinfachung ist das SO-Feld 222''' in der y-Richtung gezeigt. Das SO-Feld 222''' kann jedoch in einer anderen Richtung einschließlich jedoch nicht beschränkt auf rechtwinklig zu der Ebene sein (beispielsweise in der positiven oder negativen z-Richtung).
  • Der magnetische Speicher 200''' weist ebenso eine Wortleitung 240'' analog zu der Wortleitung 240/240' auf. Die Wortleitung 240'' erstreckt sich über mehrere magnetische Kontakte 210'' und demnach mehrere Speicherzellen. Die aktive SO-Schicht 220''' ist elektrisch mit der Wortleitung gekoppelt, ist jedoch in dem Bereich eines einzelnen magnetischen Kontakts 210''' lokalisiert beziehungsweise platziert. In der gezeigten Ausführungsform ist die aktive SO-Schicht 220''' benachbart zu dem magnetischen Kontakt 210'''. Die aktive SO-Schicht 220''' ist nicht direkt unter der freien Schicht 212'''. Anstelle dessen ist ein anderer Abschnitt der Wortleitung 240'' unter dem magnetischen Kontakt 210'''. Die aktive SO-Schicht 220''' kann unter einigem Abstand von dem magnetischen Kontakt 210''' sein. Diese Trennung sollte nicht sehr groß sein, typischerweise kleiner als die Breite des MTJ. Für einige andere Ausführungsformen jedoch kann sie größer sein als dieses, bis zu 100 nm.
  • Der magnetische Speicher 200''' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 100, 100', 100'' und 100'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments 213''' der freien Schicht 212''' verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200''' verbessert werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 220''' in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe des magnetischen Kontakts 210''' leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 210''' ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt.. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200''' verbessert werden.
  • 12 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 200'''' dar, welcher einen magnetischen Kontakt 210'''' einsetzt, welcher unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet wird. Zur Klarheit ist 12 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 200'''' ist analog zu den magnetischen Speichern 200, 200', 200'', 200''', 100, 100', 100'', 100'''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 200'''' weist demnach einen magnetischen Kontakt 210'''' und eine aktive SO-Schicht 220'''' auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 210/210'/210''/210'''/110/110'/110''/110''' und der aktiven SO-Schicht 220/220'/220''/220'''/120/120'/120''/120''' sind. Der magnetische Kontakt 210'''' weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 212'''', eine nichtmagnetische Abstandsschicht 214'''' und eine Referenzschicht 216'''' auf, welche jeweils analog zu der Speicher-/freien Schicht 212/212'/212''/212'''/112/112'/112''/112''', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 214/214'/214''/214'''/114/114'/114''/114''' und der Referenzschicht 216/216'/216''/216'''/116/116'/116''/116''' sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 210'''' und 220'''' jeweils analog zu denjenigen, welche oben stehend für die Komponenten 210/210'/210''/210'''/110/110'/110''/110''' und 220/220'/220''/220'''/120/120'/120''/120''' beschrieben sind. Beispielsweise kann die freie Schicht 212'''' eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben, und sie wird verwendet, um Daten zu speichern. Die Referenzschicht 216'''' kann ebenso ihr magnetisches Moment in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene fixiert haben.
  • Der magnetische Kontakt 210'''' kann unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung entweder als einem primären Mechanismus oder zum Unterstützen eines anderen Mechanismus wie beispielsweise eines Spin-Übertrags-Drehmoments, wie oben stehend beschrieben ist, geschaltet werden. Der magnetische Speicher 200'''' kann auch eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230'''' analog zu der optionalen Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230/230'/230''/230''' aufweisen. Zur Vereinfachung ist das SO-Feld 222'''' in der y-Richtung gezeigt. Das SO-Feld 222'''' kann jedoch in einer anderen Richtung einschließlich jedoch nicht beschränkt auf rechtwinklig zu der Ebene sein (beispielsweise in der positiven oder negativen z-Richtung).
  • Der magnetische Speicher 200''' weist auch einen Transistor 245 auf, welcher Teil einer leitfähigen Leitung sein kann. Der Transistor weist eine Source 247 und eine Drain 248 auf, welche durch die aktive SO-Schicht 220'''' getrennt sind. Der Transistor 245 weist auch ein Gate (nicht gezeigt) auf, welches von dem magnetischen Kontakt 210'''' in der y-Richtung verschoben sein kann. Demnach kann die aktive SO-Schicht 220''' Teil eines Kanals sein, durch welchen der In-Plane-Spin-Bahn-Strom fließt.
  • Der magnetische Speicher 200'''' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 200''', 100, 100', 100'' und 100'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments 213'''' der freien Schicht 212'''' verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200'''' verbessert werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 220'''' in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe des magnetischen Kontakts 210'''' leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 210'''' ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 200'''' verbessert werden.
  • 13 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 250 dar, welcher einen magnetischen Kontakt 260 einsetzt, welcher unter Verwendung eines Merkmals geschaltet wird, welches eine Spin-Bahn-Kopplung nachahmt. Zur Klarheit ist 13 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 250 ist analog zu den magnetischen Speichern 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 100, 100', 100'', 100'''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 250 weist demnach einen magnetischen Kontakt 260 und eine Struktur 270 auf, welche jeweils analog zu dem magnetischen Kontakt 210/210'/210''/210'''/210''''/110/110'/110''/110''' und der aktiven SO-Schicht 220/220'/220''/220'''/220''''/120/120'/120''/120''' sind. Der magnetische Kontakt 260 weist eine Datenspeicher-/freie Schicht 262, eine nichtmagnetische Abstandsschicht 264 und eine Referenzschicht 266 auf, welche jeweils analog zu der Speicherfreien Schicht 212/212'/212''/212'''/212''''/112/112'/112''/112''', der nichtmagnetischen Abstandsschicht 214/214'/214''/214'''/214''''/114/114'/114''/114''' und der Referenzschicht 216/216'/216''/216'''/216''''/116/116'/116''/116''' sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 260 und 270 analog zu denjenigen, welche oben stehend jeweils für die Komponenten 210/210'/210''/210'''/210''''/110/110'/110''/110''' und 220/220'/220'/220''/220'''/220''''/120/120'/120''/120''' beschrieben sind. Beispielsweise kann die freie Schicht 262 eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben und sie wird verwendet, um Daten zu speichern. Die Referenzschicht 266 kann ihr magnetisches Moment auch in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene fixiert haben. Der magnetische Kontakt 260 kann unter Verwendung von polarisierten Ladungsträgern analog zu einer Spin-Bahn-Kopplung entweder als einem primären Mechanismus oder zum Unterstützen eines anderen Mechanismus wie beispielsweise einem Spin-Übertrags-Drehmoment wie oben stehend beschrieben geschaltet werden. Der magnetische Speicher 250 kann auch eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 280 analog zu der optionalen Spin-Diffusions-Einfügeschicht 230/230'/230''/230'''/230'''' haben.
  • Im Kontext der vorliegenden Anmeldung wird der magnetische Speicher 250 betrachtet, dass er eine Spin-Bahn-Kopplung beim Schalten der magnetischen Kontakte 260 verwendet, da eine Struktur 270 analog zu der aktiven SO-Schicht verwendet wird. Genauer sieht die Struktur 270, welche extern zu den magnetischen Kontakten 260 ist, einen Spin-polarisierten In-Plane-Strom vor, welcher beim Schalten des magnetischen Kontakts 260 verwendet wird. Demnach imitiert der Schaltmechanismus für den Speicher 250 eine Spin-Bahn-Kopplung.
  • In dem magnetischen Speicher 250 wird die Struktur 270 analog der aktiven SO-Schicht aus einer Kombination einer hochleitfähigen Wortleitung 276 und wenigstens einem Spin-polarisierten Injektor 274 gebildet. In der Ausführungsform, welche in 13 gezeigt ist, ist nur ein einzelner Spin-polarisierter Strominjektor 224 verwendet. In anderen Ausführungsformen jedoch können mehrere Spin-polarisierte Injektoren verwendet werden. Beispielsweise können zwei Injektoren, welche entgegengesetzte Spin-Polaritäten haben, verwendet werden. Alternativ kann ein einzelner polarisierter Spin-Injektor 274 verwendet werden, jedoch die Richtung des Stroms umgekehrt. Der Spin-polarisierte Strominjektor 274 polarisiert die Spins der Ladungsträger für einen Strom, welcher durch den Spin-polarisierten Strominjektor 274 getrieben wird. Beispielsweise kann der Spin-polarisierte Strominjektor 274 eine magnetische Schicht sein. Weiterhin ist ein einzelner Spin-polarisierter Injektor 274 erwünscht, um polarisierte Spins für mehrere magnetische Kontakte 260 vorzusehen. Demnach ist die Hochleitfähigkeits-Wortleitung 276 wenigstens eine leitfähige Schicht, welche eine hohe Spin-Diffusionslänge hat. Beispielsweise ist die Spin-Diffusionslänge wenigstens 100 Nanometer in einigen Ausführungsformen. In einigen solchen Ausführungsformen ist die Spin-Diffusionslänge wenigstens 1 Mikron. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Hochleitfähigkeits-Wortleitung 276 eine Graphenleitung sein. Die hohe Spin-Diffusionslänge ist erwünscht, so dass die Spin-polarisierten Ladungsträger von dem Injektor 274 die Wortleitung 276 durchqueren können und wenigstens einen magnetischen Kontakt 260 erreichen können, ohne eine signifikante Streuung zu durchlaufen, welche die Spin-Informationen des Ladungsträgers zerstört.
  • Da der Strom durch den Injektor 274 polarisiert ist und seine Spin-Informationen erhält, wenn er sich durch die Hochleitfähigkeits-Wortleitung 276 bewegt, agiert der polarisierte Strom in einer Art und Weise ähnlich zu der Polarisation von Spins, welche oben für den Spin-Hall- und Rashba-Effekt beschrieben ist. Demnach funktioniert die Kombination des Injektors 274 und der Hochleitfähigkeits-Wortleitung 276 in einer analogen Art und Weise zu den aktiven SO-Schichten 220/220'/220''/220'''/220''''/120/120'/120''/120'''. Anders ausgedrückt kann der Spin-polarisierte Strom ein Feld und Drehmoment analog zu dem Spin-Bahn-Feld und -Drehmoment vorsehen. Unter Verwendung des Spin-polarisierten Stroms entweder als einem primären Schaltmechanismus oder um beim Schalten zu unterstützen, können die magnetischen Kontakte 260 in einer analogen Art und Weise, welche oben stehend beschrieben ist, geschrieben beziehungsweise beschrieben werden.
  • Der magnetische Speicher 250 teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 100, 100', 100'' und 100'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 250 verbessert werden. Da der SO-Strom für die aktive SO-Schicht 270 in der Ebene ist, kann die Stromdichte JSO groß sein. Demnach kann eine Schnellstufe des magnetischen Kontakts 260 leichter erreicht werden. Weiterhin kann der magnetische Kontakt 260 ein einzelner magnetischer Kontakt anstelle eines dualen magnetischen Kontakts sein, welcher zwei Referenzschichten aufweist. Demnach gibt es Betreffe wie beispielsweise eine Magnetwiderstandsauslöschung und Betreffe mit einem Wachsen der Sperrschichten für einen dualen Kontakt. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 250 verbessert werden.
  • Demnach stellen die Speicher 200, 200', 200'', 200''', 200'''' und 250 jeweils verschiedene Konfigurationen der aktiven SO-Schicht 220, 220', 220'', 220''', 220'''' und 270 dar. Was die Speicher 100, 100', 100'' und 100''' betrifft, können die magnetischen Kontakte 210, 210', 210'', 210''' und 260 das Spin-Bahn-Drehmoment als einen primären Schaltmechanismus oder zum Unterstützen des primären Schaltmechanismus verwenden. Wenn ein Spin-Bahn-Drehmoment ohne mehr als ein primärer Schaltmechanismus verwendet wird, kann irgendein beziehungsweise jeder magnetische Kontakt 110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''' und 260 entlang der aktiven SO-Schicht oder Wortleitung, welche die aktive SO-Schicht beinhaltet, geschaltet werden. Demzufolge ist ein Mechanismus zum Auswählen des zu schreibenden beziehungsweise zu beschreibenden Magnetkontakts erwünscht.
  • 14 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 300 dar, welcher magnetische Kontakte 310 einsetzt, welche primär unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Zur Klarheit ist 14 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 300 ist analog zu den magnetischen Speichern 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''' und 250. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 300 weist demnach magnetische Kontakte 310, Auswahlvorrichtungen 318 und eine aktive SO-Schicht 320 auf, welche analog zu den magnetischen Kontakten, Auswahlvorrichtungen und den aktiven SO-Schichten sind, welche voranstehend beschrieben sind. Obwohl nicht gezeigt, weist der magnetische Kontakt 310 eine Datenspeicher-/freie Schicht, eine nichtmagnetische Abstandsschicht und eine Referenzschicht auf, welche analog zu denjenigen sind, welche vorangehend beschrieben sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 310 und 320 analog zu denjenigen, welche oben beschrieben sind. Obwohl die aktive SO-Schicht 320 als eine Wortleitung dargestellt ist, können in anderen Ausführungsformen andere Konfigurationen verwendet werden. Zusätzlich sind optionale Spin-Diffusions-Einfügeschichten 330 gezeigt. Diese Schichten 330 sind analog zu den optionalen Spin-Diffusions-Einfügeschichten 230, 230', 230'', 230''', 230'''' und/oder 280. Die freien Schichten der magnetischen Kontakte 310 können jeweils eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben.
  • In dem Speicher 300 wird das Spin-Bahn-Kopplungs-Schalten durch ein Spin-Übertrags-Drehmoment unterstützt. Insbesondere ist die aktive SO-Schicht 320 derart konfiguriert, dass eine erwünschte Kombination des Spin-Bahn-Drehmoments HSO und des Spin-Übertrags-Drehmoments ausreichend ist, um den magnetischen Kontakt zu schalten. Beispielsweise erzeugt in der Ausführungsform, welche gezeigt ist, der erste Spin-Übertrags-Auswahlstrom JSTT-Sel1 ein STT-Drehmoment mit dem effektiven STT-Feld H1 in derselben Richtung wie das Spin-Bahn-Feld HSO. Es sei festgehalten, dass obwohl H1 und HSO beide in der x-y-Ebene gezeigt sind, in einer anderen Ausführungsform die Felder H1 und HSO in einer anderen Richtung einschließlich rechtwinklig zu der Ebene sein können. Demnach wird dieser magnetische Kontakt unter dem Einfluss von HSO und H1 geschaltet. Der Spin-Transferauswahlstrom JSTT-Sel2 wird jedoch in der entgegengesetzten Richtung getrieben. Demnach ist das Spin-Übertrags-Drehmoment mit dem Feld H2 in der entgegengesetzten Richtung von dem Spin-Bahn-Feld HSO. Die kombinierte Aktion von HSO minus H2 ist nicht ausreichend, um den magnetischen Kontakt zu schalten. Demnach wird der magnetische Kontakt 310 nicht geschaltet wird auch wenn das Spin-Bahn-Drehmoment HSO allein ausreichend ist, um den magnetischen Kontakt 310 zu programmieren. In anderen Ausführungsformen kann die Auswahl in einer anderen Art und Weise durchgeführt werden. Beispielsweise wird in einigen Ausführungsformen der Spin-Übertrags-Auswahlstrom nur durch magnetische Kontakte 310, welche zu programmieren sind, getrieben. In solchen Ausführungsformen ist das Spin-Bahn-Drehmoment nicht ausreichend, um den magnetischen Kontakt 310 ohne ein Spin-Übertrags-Drehmoment in derselben Richtung zu programmieren. In anderen Ausführungsformen wird der Spin-Transfer-Auswahlstrom nur durch magnetische Kontakte getrieben, welche nicht zu programmieren sind. In solchen Ausführungsformen ist das Spin-Bahn-Drehmoment ausreichend, um den magnetischen Kontakt 310 durch sich selbst zu programmieren. Die Kombination des Spin-Bahn-Drehmoments und eines Spin-Übertrags-Drehmoments in der entgegengesetzten Richtung jedoch ist nicht ausreichend, um den magnetischen Kontakt zu programmieren. Demnach verwendet der magnetische Speicher 300 ein Spin-Übertrags-Drehmoment, um den magnetischen Kontakt 310, welcher zu beschreiben ist, auszuwählen, und verwendet ein Spin-Bahn-Drehmoment als einen primären Schaltmechanismus.
  • Der magnetische Speicher 300 teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''' und/oder 250. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300 verbessert werden. Weiterhin kann der erwünschte magnetische Kontakt 310, welcher zu programmieren ist, unter Verwendung des Spin-Übertrags-Drehmoments ausgewählt werden. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300 verbessert werden.
  • 15 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 300' dar, welcher magnetische Kontakte 310' einsetzt, welche primär unter der Verwendung von Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Zur Klarheit ist 15 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 300' ist analog zu den magnetischen Speichern 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250 und 300. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 300' weist demnach magnetische Kontakte 310', Auswahlvorrichtungen 318' und eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 330' und eine aktive SO-Schicht 320' auf, welche analog zu den magnetischen Kontakten, Auswahlvorrichtungen, Spin-Diffusions-Einfügeschichten und den aktiven SO-Schichten sind, welche vorangehend beschrieben sind. Obwohl nicht gezeigt, weist der magnetische Kontakt 310' eine Datenspeicher-/freie Schicht, eine nichtmagnetische Abstandsschicht und eine Referenzschicht auf, welche analog zu denjenigen sind, welche vorangehend beschrieben sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 310' und 320' analog zu denjenigen, welche oben stehend beschrieben sind. Obwohl die aktive SO-Schicht 320' als eine Wortleitung dargestellt ist, können in anderen Ausführungsformen andere Konfigurationen verwendet werden. Die freien Schichten der magnetischen Kontakte 310' können jeweils eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben.
  • In dem Speicher 300' wird das Spin-Bahn-Kopplungs-Schalten durch Wärme unterstützt. In der Ausführungsform, welche gezeigt ist, wird Wärme in dem erwünschten magnetischen Kontakt 310 durch ein Treiben eines Heizstromes JHeat durch den magnetischen Kontakt erzeugt. Für den magnetischen Kontakt, welcher erwärmt beziehungsweise geheizt worden ist, ist das Anisotropiefeld auf Hk1 verringert worden. Dieses Anisotropiefeld ist ausreichend gering, dass das Spin-Bahn-Feld HSO ein ausreichendes Drehmoment ausübt, um den magnetischen Kontakt 310' zu schalten. Im Gegensatz dazu werden magnetische Kontakte 310, welche nicht zu schalten sind, nicht erwärmt und demnach haben sie ein höheres Anisotropiefeld von Hk2. Das Spin-Bahn-Drehmoment HSO ist nicht ausreichend, um das magnetische Moment der freien Schicht für die nicht erwärmten magnetischen Kontakte 310' zu schalten. Demnach verwendet der magnetische Speicher 300' ein Erwärmen der magnetischen Kontakte 310, um den Magnetkontakt 310 auszuwählen, welcher zu beschreiben ist, und verwendet ein Spin-Bahn-Drehmoment als einen primären Schaltmechanismus. Es sei festgehalten, dass obwohl Hk1, Hk2 und HSO beide in der x-y-Ebene gezeigt sind, in einer anderen Ausführungsform die Felder Hk1, Hk2 und HSO in einer anderen Richtung einschließlich rechtwinklig zu der Ebene sein können.
  • Der magnetische Speicher 300' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250 und/oder 300. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300 verbessert werden. Weiterhin kann der erwünschte magnetische Kontakt 310, welcher zu programmieren ist, unter Verwendung des Spin-Übertrags-Drehmoments ausgewählt werden. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300' verbessert werden.
  • 16 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 300'' dar, welcher magnetische Kontakte 310'' einsetzt, welche primär unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Zur Klarheit ist 16 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 300'' ist analog zu den magnetischen Speichern 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300 und 300'. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 300'' weist demnach magnetische Kontakte 310'', Auswahlvorrichtungen 318'' und eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 330'' und eine aktive SO-Schicht 320' auf, welche analog zu den magnetischen Kontakten, Auswahlvorrichtungen, Spin-Diffusions-Einfügeschichten und den aktiven SO-Schichten sind, welche vorangehend beschrieben sind. Obwohl nicht gezeigt, weist der magnetische Kontakt 310'' eine Datenspeicher-/freie Schicht, eine nichtmagnetische Abstandsschicht und eine Referenzschicht auf, welche analog zu denjenigen sind, welche vorangehend beschrieben sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 310'' und 320'' analog zu denjenigen, welche oben stehend beschrieben sind. Obwohl die aktive SO-Schicht 320'' als eine Wortleitung dargestellt ist, können in anderen Ausführungsformen andere Konfigurationen verwendet werden. Die freien Schichten der magnetischen Kontakte 310'' können jeweils eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zu der Ebene haben. Es sei festgehalten, dass obwohl Hk1, Hk2 und HSO beide in der x-y-Ebene gezeigt sind, in einer anderen Ausführungsform die Felder Hk1, Hk2 und HSO in einer anderen Richtung einschließlich rechtwinklig zu der Ebene sein können.
  • In dem Speicher 300'' wird das Spin-Bahn-Kopplungs-Schalten durch eine spannungsgesteuerte Anisotropie unterstützt. Dies kann möglich gemacht werden durch eine Verwendung einer nichtmagnetischen Sperrschicht in dem magnetischen Kontakt 310''', welcher eine ausreichend große dielektrische Konstante und ein hohes RA hat. Die rechtwinklige magnetische Anisotropie kann sensitiv auf die Spannung sein, welche über den Kontakt angelegt wird. In der gezeigten Ausführungsform wird eine Steuerspannung VControl1 über einen magnetischen Kontakt 310'' angelegt. Für einen magnetischen Kontakt 310'', welcher eine leichte Achse in der Ebene hat, erhöht die Steuerspannung die rechtwinklige magnetische Anisotropie auf Hk1. Die Zunahme in der Anisotropie rechtwinklig zu der leichten Achse kann es ermöglichen, dass der magnetische Kontakt 310 geschaltet wird. Die magnetischen Kontakte 310'', welche nicht zu schalten sind, haben eine unterschiedliche Spannung VControl2, welche 0 sein kann, angelegt. Als ein Ergebnis haben solche magnetische Kontakte 310''' ein verringertes rechtwinkliges Anisotropiefeld von Hk2. Solche magnetische Kontakte 310''' können nicht schalten. In anderen Ausführungsformen können die magnetische Kontakte ihre leichten Achsen rechtwinklig zu der Ebene haben. In solchen Ausführungsformen führt eine Anwendung der Steuerspannung VControl1 nach wie vor zu einer Erhöhung der rechtwinkligen Anisotropie. Der magnetische Kontakt wird jedoch nicht schalten, da die Anisotropie entlang der leichten Achse zugenommen hat. Im Gegensatz dazu verringert die Anwendung der Steuerspannung VControl2 die relative rechtwinklige Anisotropie. Als ein Ergebnis hat ein solcher magnetischer Kontakt 310''' ein niedrigeres Anisotropiefeld von Hk2. Das Spin-Bahn-Drehmoment HSO schaltet das magnetische Moment der freien Schicht für die unteren Magnetkontakte 310'' rechtwinkliger Anisotropie. Demnach verwendet der magnetische Speicher 300'' eine spannungsgesteuerte Anisotropie des magnetischen Kontakts 310, um den magnetischen Kontakt 310, welcher zu schreiben ist, auszuwählen, und er verwendet ein Spin-Bahn-Drehmoment als einen primären Schaltmechanismus.
  • Der magnetische Speicher 300'' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 300 und/oder 300'. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300'' verbessert werden. Weiterhin kann der ausgewählte magnetische Kontakt 310'', welcher zu programmieren ist, unter Verwendung von spannungsgesteuerten Anisotropien ausgewählt werden. Demnach kann eine Leistungsfähigkeit des Speichers 300' verbessert werden.
  • 17 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 300''' dar, welcher magnetische Kontakte 310''' einsetzt, welche primär unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Zur Klarheit ist 17 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 300''' ist analog zu den magnetischen Speichern 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300' und 300''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 300''' weist demnach magnetische Kontakte 310''', Auswahlvorrichtungen 318''' und eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 330''' und eine aktive SO-Schicht 320''' auf, welche analog zu den magnetischen Kontakten, Auswahlvorrichtungen, Spin-Diffusions-Einfügeschichten und den aktiven SO-Schichten sind, welche vorangehend beschrieben sind. Obwohl nicht gezeigt, weist der magnetische Kontakt 310''' eine Datenspeicher-/freie Schicht, eine nichtmagnetische Abstandsschicht und eine Referenzschicht auf, welche analog zu denjenigen sind, welche vorangehend beschrieben sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 310''' und 320''', analog zu denjenigen, welche oben stehend beschrieben sind. Obwohl die aktive SO-Schicht 320''' als eine Wortleitung dargestellt ist, können in anderen Ausführungsformen andere Konfigurationen verwendet werden. Die freien Schichten der magnetischen Kontakte 310''' können jeweils eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zur Ebene haben. Es sei angemerkt, dass obwohl HSO1 und HSO2 beide in der x-y-Ebene gezeigt sind, in einer anderen Ausführungsform die Felder HSO1 und HSO2 in einer anderen Richtung einschließlich rechtwinklig zu der Ebene sein können.
  • In dem Speicher 300''' wird das Spin-Bahn-Kopplungs-Schalten durch eine Widerstandsteuerung unterstützt. In der gezeigten Ausführungsform wird der Widerstand eines Widerstands 335 durch Widerstandsauswahltransistoren 336 gesteuert. Demnach sind die Widerstände 335 variable Widerstandselemente. Der Widerstand R1 ist ein hoher Widerstand relativ zu dem Widerstand der aktiven SO-Schicht 320'''. Demnach wird der Strom in der aktiven SO-Schicht 320'' nicht durch den Widerstand 335 abgeleitet. Als solches ist das Spin-Bahn-Drehmoment, welches durch HSO1 erzeugt wird, nach wie vor ausreichend, um das magnetische Element 310''' zu schalten. Für den Widerstand R2, welcher geringer ist relativ zu der aktiven SO-Schicht 320''' wird der Spin-Bahn-Strom JSO durch den Widerstand R2 abgeleitet. Die Ansammlung von Ladungsträgern an der oberen Oberfläche der Schicht 320''' wird verringert. Das Spin-Bahn-Feld HSO2 wird auch verringert. Demnach ist das Spin-Bahn-Feld, welches überhalb R2 erzeugt wird, nicht ausreichen, um zu dem magnetischen Kontakt 310''' zu schreiben. Demnach verwendet der magnetische Speicher 300''' Widerstandsänderungen für die magnetischen Kontakte 310, um den magnetischen Kontakt 310 auszuwählen, welcher zu beschreiben ist, und verwendet ein Spin-Bahn-Drehmoment als einen primären Schaltmechanismus.
  • Der magnetische Speicher 300''' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300' und 300''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300''' verbessert werden. Weiterhin kann der erwünschte magnetische Kontakt 310'''', welcher zu programmieren ist, unter Verwendung eines Spin-Übertrags-Drehmoments ausgewählt werden. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300''' verbessert werden.
  • 18 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines magnetischen Speichers 300'''' dar, welcher magnetische Kontakte 310'''' einsetzt, welche primär unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Zur Klarheit ist 18 nicht maßstabsgetreu. Der magnetische Speicher 300'''' ist analog zu den magnetischen Speichern 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'' und 300'''. Demzufolge haben ähnliche Komponenten analoge Bezeichnungen. Der magnetische Speicher 300'''' weist demnach magnetische Kontakte 310'''', Auswahlvorrichtungen 318'''' und eine optionale Spin-Diffusions-Einfügeschicht 330'''' und eine aktive SO-Schicht 320'''' auf, welche analog zu den magnetischen Kontakten, Auswahlvorrichtungen, Spin-Diffusions-Einfügeschichten und den aktiven SO-Schichten sind, welche vorangehend beschrieben sind. Obwohl nicht gezeigt, weist der magnetische Kontakt 310'''' eine Datenspeicher-/freie Schicht, eine nichtmagnetische Abstandsschicht und eine Referenzschicht auf, welche analog zu denjenigen sind, welche vorangehend beschrieben sind. Demnach sind die Struktur und Funktion der Komponenten 310'''' und 320'''' analog zu denjenigen, welche oben stehend beschrieben sind. Obwohl die aktive SO-Schicht 320'''' als eine Wortleitung dargestellt ist, können in anderen Ausführungsformen andere Konfigurationen verwendet werden. Die freien Schichten der magnetischen Kontakte 310'' können jeweils eine leichte Achse in der Ebene oder rechtwinklig zur Ebene haben. Es sei angemerkt, dass obwohl HSO1 und HSO2 beide in der x-y-Ebene gezeigt sind, in einer anderen Ausführungsform die Felder HSO1 und HSO2 in einer anderen Richtung einschließlich rechtwinklig zu der Ebene sein können.
  • In dem Speicher 300'''' wird das Spin-Bahn-Kopplungs-Schalten durch ein Heizen beziehungsweise Erwärmen der aktiven SO-Schicht 320'''' unter Verwendung von Heizern 340 unterstützt. Die Heizer 340 werden durch Heizerauswahltransistoren 342 gesteuert. Wenn das Heizelement wie beispielsweise Heizer 1 untätig ist, kann die aktive SO-Schicht 320'''' das erwünschte Spin-Bahn-Feld HSO1 zum Schalten des magnetischen Kontakts 310'''' erzeugen. Der Heizer 2 jedoch kann betrieben werden. Die aktive SO-Schicht 320 wird erwärmt beziehungsweise geheizt, was die Relaxation der SO-indizierten Spinansammlungen erhöht und demnach das Spin-Bahn-Feld HSO2 verringert. Das erzeugte Spin-Bahn-Feld ist nicht ausreichend, um zu dem magnetischen Kontakt 310'''' zu schreiben. Demnach verwendet der magnetische Speicher 300'''' eine Erwärmung der aktiven SO-Schicht 320'''', um den magnetischen Kontakt 310'''', welcher zu beschreiben ist, auszuwählen, und verwendet ein Spin-Bahn-Drehmoment als einen primären Schaltmechanismus.
  • Der magnetische Speicher 300'''' teilt die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'' und 300'''. Da das Spin-Bahn-Drehmoment beim Schalten des magnetischen Moments der freien Schicht verwendet wird, kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300'''' verbessert werden. Weiterhin kann der erwünschte magnetische Kontakt 310'''', welcher zu programmieren ist, unter Verwendung eines Spin-Übertrags-Drehmoments ausgewählt werden. Demnach kann die Leistungsfähigkeit des Speichers 300'''' verbessert werden.
  • 19 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens 400 zum Vorsehen eines magnetischen Speichers darstellt, welcher einen magnetischen Kontakt (magnetische Kontakte) hat, welche(r) unter Verwendung von Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Zur Vereinfachung können einige Schritte ausgelassen, kombiniert und/oder verschachtelt beziehungsweise ineinander geschachtelt sein. Das Verfahren 400 wird im Kontext des magnetischen Speichers 100 beschrieben. Das Verfahren kann jedoch auch verwendet werden, um andere magnetische Speicher vorzusehen einschließend, jedoch nicht beschränkt auf die magnetischen Speicher 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300''''.
  • Die aktive SO-Schicht 120 wird über Schritt 402 vorgesehen. In einigen Ausführungsformen weist Schritt 402 ein Vorsehen einer Schicht auf, welche angemessen für den Spin-Hall-Effekt ist. In anderen Ausführungsformen wird eine Schicht vorgesehen, welche für den Rashba-Effekt angemessen ist. In noch anderen Ausführungsformen kann die aktive SO-Schicht 120, welche vorgesehen ist, eine Kombination des Spin-Hall-Effekts und des Rashba-Effekts verwenden. Andere Spin-Bahn-Kopplungs- beziehungsweise Spin-Bahn-Wechselwirkungsmechanismen können auch vorgesehen sein. Schritt 402 kann auch ein Strukturieren der aktiven SO-Schicht vorsehen. Eine Spin-Diffusions-Schicht (nicht gezeigt in dem magnetischen Speicher 100) ist optional über Schritt 404 vorgesehen. Die Spin-Diffusions-Schicht befindet sich, wenn sie vorgesehen ist, zwischen der aktiven SO-Schicht 120 und den magnetischen Kontakten 110.
  • Die magnetischen Kontakte 110 sind über Schritt 406 vorgesehen. In einigen Ausführungsformen weist Schritt 406 ein Vorsehen einer freien Schicht 112, einer nichtmagnetischen Schicht wie beispielsweise einer Tunnelsperrschicht 114 und einer Referenzschicht 116 vor. Eine Herstellung des magnetischen Speichers 100 kann dann vollendet werden. Demnach können durch ein Verwenden des Verfahrens 400 die Vorzüge von einem oder mehreren der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300''' und/oder 300'''' erreicht werden.
  • 20 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens 450 zum Programmieren eines magnetischen Kontakts (magnetischer Kontakte) vorsieht, welche unter Verwendung einer Spin-Bahn-Kopplung geschaltet werden. Das Verfahren 450 kann mit einem oder mehreren der Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300''' und/oder 300'''' verwendet werden. Zur Vereinfachung können einige Schritte ausgelassen, kombiniert und/oder miteinander verschachtelt sein. Das Verfahren 450 wird im Kontext des magnetischen Speichers 100 beschrieben. Das Verfahren 450 kann jedoch mit anderen magnetischen Kontakten verwendet werden, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf die magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300''' und/oder 300''''.
  • Ein in der Ebene befindlicher Spin-Bahn-Schreibstrom wird über Schritt 452 angelegt. Der Spin-Bahn-Schreibstrom kann als ein Puls angelegt werden. Die Dauer und die Zunahme beziehungsweise Höhe des Pulses kann kurz erwünscht sein, beispielsweise nicht mehr als 0,1–3 Nanosekunden für ein Spin-Bahn-Kopplungs-unterstütztes Schalten. In anderen Ausführungsformen können andere Pulsdauern verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Dauer des Pulses länger sein, wenn eine Spin-Bahn-Kopplung der primäre Schaltmechanismus ist.
  • Ein Spin-Übertrags-Drehmoment-Schreibstrom wird optional durch den magnetischen Kontakt über Schritt 454 getrieben. Schritt 454 wird durchgeführt, wenn eine Spin-Bahn-Kopplung verwendet wird, um beim Spin-Übertrags-Drehmoment-Schreiben zu unterstützen. Wenn eine Spin-Bahn-Kopplung als der primäre Schreibmechanismus verwendet wird, dann kann Schritt 454 ausgelassen werden. Der Strom in Schritt 454 kann auch als ein Puls angelegt werden, wie oben stehend beschrieben ist (beispielsweise hinsichtlich 5). Der Strompuls, welcher in Schritt 454 angelegt wird ist erwünscht, zu starten, nachdem der Puls in Schritt 452 begonnen hat. Der Strompuls kann auch während des Spin-Bahn-Schreibstrompulses starten, vor dem Spin-Bahn-Schreibstrompuls oder nachdem der Spin-Bahn-Schreibstrompuls geendet hat. Der Spin-Übertrags-Schreibstrompuls ist erwünscht, nicht später als die Zeit für einige Präzessionen des magnetischen Moments der freien Schicht nach der Beendigung des Spin-Bahn-Kopplungs-Schreibpulses zu beginnen. Demnach kann das Schreiben der Zellen unter Verwendung der Schritte 452 und 454 vollendet werden.
  • Zusätzlich können die magnetische Kontakte 110, welche zu beschreiben sind, über Schritt 456 ausgewählt werden. Beispielsweise können ein Spin-Übertrags-Drehmoment, ein Heizen beziehungsweise Erwärmen des magnetischen Kontakts 110, eine Spannungssteuerung der magnetischen Anisotropie, eine Widerstandssteuerung über die aktive SO-Schicht 120, ein Erwärmen der aktiven SO-Schicht 120, einige Kombinationen der obigen und/oder anderen Mechanismen verwendet werden, um die zu beschreibenden Zellen auszuwählen. Schritt 456 kann auch zu im Wesentlichen der selben Zeit wie Schritt 452 durchgeführt werden. Demnach kann der erwünschte magnetische Kontakt 110 in dem magnetischen Speicher 100 programmiert werden. Es sei festgehalten, dass die magnetischen Kontakte 110 durch ein Treiben eines Lesestroms durch die magnetischen Kontakte 110 und ein Bestimmen, ob die magnetischen Kontakte 110 in einem hohen Widerstandszustand oder einem niedrigen Widerstandszustand sind, gelesen werden können.
  • Demnach können unter Verwendung des Verfahrens 450 die magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' programmiert werden. Demnach können die Vorzüge der magnetischen Speicher 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' erreicht werden.
  • Ein Verfahren und ein System zum Vorsehen eines magnetischen Kontakts und eines Speichers, welcher unter Verwendung des magnetischen Kontakts hergestellt wird, ist beschrieben worden. Verschiedene Kombinationen von Merkmalen in den magnetischen Speichern 100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''' und/oder 300'''' können kombiniert werden. Das Verfahren und System wurde in Übereinstimmung mit den beispielhaften Ausführungsformen, welche gezeigt sind, beschrieben, und ein Fachmann wird leicht erkennen, dass es verschiedene Änderungen für die Ausführungsformen geben kann und dass irgendeine Änderung innerhalb des Gedankens und Umfangs des Verfahrens und Systems sein würde. Demzufolge können viele Abwandlungen durch einen Fachmann getätigt werden, ohne von dem Gedanken und dem Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (43)

  1. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300''''), der Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''), wobei jeder der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') aufweist, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') magnetisch ist; und wenigstens eine aktive Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320''''), benachbart zu der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') des magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''), wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') konfiguriert ist, so dass sie ein SO-Drehmoment auf die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') aufgrund eines Stromes ausübt, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') und der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eines magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') am Nächsten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') hindurchtritt; wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') konfiguriert ist, so dass sie unter Verwendung wenigstens des SO-Drehmoments schaltbar ist.
  2. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei jeder der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') weiterhin eine Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266) und eine nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) aufweist, wobei die nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) sich zwischen der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') und der Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266) befindet, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eine freie Schicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') ist.
  3. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine Spin-Diffusions-Einfügeschicht (230, 230', 230'', 230''', 230'''', 280) für jede der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320''''), wobei die Spin-Diffusions-Einfügeschicht (230, 230', 230'', 230''', 230'''', 280) zwischen der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') und der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ist.
  4. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 3, wobei die Spin-Diffusions-Schicht wenigstens eines einer metallischen Schicht, einer isolierenden Schicht, welche einen Widerstandsbereich von weniger als 2Ω-μm2 hat, und einer Multischicht aufweist, welche eine erste Schicht und eine zweite Schicht aufweist, wobei die erste Schicht ein erstes Material aufweist, wobei die zweite Schicht ein zweites Material unterschiedlich von dem ersten Material aufweist.
  5. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320,320', 320'', 320''', 320'''') ausgewählt ist aus einer ersten SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') aus X und einer zweiten SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') aus M dotiert mit Y, wobei X wenigstens eines von Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, amorphem β-Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, und At aufweist, wobei M wenigstens eines von Al, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Hf, Ta, W, Re, Pt, Au, Hg, Pb, Si, Ga, GaMn und GaAs aufweist, und wobei Y wenigstens eines von V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, und Yb aufweist.
  6. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') wenigstens eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, amorphem β-Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, und Yb aufweist.
  7. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 6, wobei die aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') an die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') angrenzt, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') wenigstens eines von Co, Fe, Ni, Mn aufweist, und wobei der magnetische Kontakt (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine isolierende Schicht aufweist, welcher an die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') angrenzt, wobei die isolierende Schicht, welche an die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') angrenzt, wenigstens eines eines Aluminiumoxids und eines Magnesiumoxids aufweist.
  8. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') sich über wenigstens zwei der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') erstreckt.
  9. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') eine aktive SO-Wortleitung ist.
  10. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 9, wobei ein Abschnitt der aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') benachbart zu jedem der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine erste Dicke und eine erste Breite hat, wobei die aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') eine zweite Dicke und eine zweite Breite zwischen zweien der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') hat, wobei ein erstes Produkt der ersten Dicke und der ersten Breite geringer ist als ein zweites Produkt der zweiten Breite und der zweiten Dicke.
  11. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: wenigstens eine Wortleitung, welche der Mehrzahl der magnetischen Kontakte (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') entspricht, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') sich zwischen der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') und der wenigstens einen Wortleitung befindet.
  12. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 11, wobei die wenigstens eine Wortleitung wenigstens eine Öffnung aufweist, welche jeder der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') entspricht.
  13. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') weiterhin Folgendes aufweist: wenigstens einen Spin-polarisierten Strominjektor (224, 274) zum Polarisieren einer Mehrzahl von Spins einer Mehrzahl von Ladungsträgern für den Strom; und wenigstens eine leitfähige Schicht, welche eine hohe Spin-Diffusionslänge hat, wobei die wenigstens eine leitfähige Schicht zwischen dem wenigstens einen Spin-polarisierten Strominjektor (224, 274) und der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') ist.
  14. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 13, wobei die Spin-Diffusionslänge wenigstens 100 nm ist.
  15. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 14, wobei die Spin-Diffusionslänge wenigstens 1 Mikron ist.
  16. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') weiterhin konfiguriert ist, so dass sie unter Verwendung eines Schreibstroms, welcher durch den magnetischen Kontakt (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310, 310'', 310''', 310'''') hindurchgeführt wird, schaltbar ist.
  17. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 16, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') ein untätiges magnetisches Moment in einer ersten Richtung hat, und die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') eine SO-Polarisierung in einer zweiten Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der ersten Richtung erzeugt.
  18. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 17, wobei das magnetische Moment der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene ist.
  19. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 16, wobei der Strom durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ein erster Strompuls ist, wobei der Schreibstrom ein zweiter Strompuls ist, und wobei der erste Strompuls nicht nach dem zweiten Strompuls startet.
  20. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') wenigstens eines von Z aufweist und wenigstens eine Oberflächenlegierung von X/Y, welche auf einer (111) Oberfläche eines Hostmaterials Y befindlich ist, in welchem X wenigstens eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, und Yb aufweist, und wobei X wenigstens eines von Si, Zn, Cu, Ag, Au, W, Zn, Cr, Pt, Pd, Substitutions-Bi/Ag, Substitutions-Pb/Ag, Substitutions-Sb/Ag, Substitutions-Bi/Si, Substitutions-Ag/Pt, Substitutions-Pb/Ge, Substitutions-Bi/Cu, InGaAs, HgCdTe, einer LaAlO3/SrTiO3 Doppelschicht, und einer La-TiO3/SrTiO3 Doppelschicht aufweist, und wobei Z wenigsten eines von Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi, Po, At, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb aufweist.
  21. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 1, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eine leichte Achse hat, und die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ein SO-Feld erzeugt, welches eine Polarisation entlang der leichten Achse hat.
  22. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 21, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') konfiguriert ist, so dass sie geschaltet wird, wenn das SO-Feld und ein Spin-Transfer-Feld ausgerichtet sind.
  23. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 21, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') konfiguriert ist, so dass sie durch das SO-Feld und einen Heizstrom, welcher durch die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') getrieben wird, geschaltet wird.
  24. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 21, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') konfiguriert ist, so dass sie durch das SO-Feld und eine Anisotropiesteuerspannung, welche an eine Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') angelegt wird, geschaltet wird, wobei die Anisotropiesteuerschaltung konfiguriert ist, um eine magnetische Anisotropie der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') zu ändern.
  25. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend: eine Mehrzahl von variablen resistiven Elementen, welche der Mehrzahl von magnetischen Elementen entsprechen und benachbart zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') sind, wobei jedes der Mehrzahl von variablen resistiven Elementen konfiguriert ist, so dass es einen niedrigen Widerstandszustand hat und den Strom von der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') in einem ersten Bereich entsprechend wenigstens einem magnetischen Element der Mehrzahl von magnetischen Elementen, welches nicht zu beschreiben ist, ableitet, wobei jedes der Mehrzahl von variablen resistiven Elementen konfiguriert ist, um einen hohen Widerstandszustand in einem zweiten Bereich zu haben, welcher wenigstens einem anderen magnetischen Element der Mehrzahl von magnetischen Elementen, welche zu beschreiben sind, entspricht, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') das SO-Feld in dem zweiten Bereich erzeugt.
  26. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') nach Anspruch 21, weiterhin aufweisend: eine Mehrzahl von Heizelementen, welche der Mehrzahl von magnetischen Elementen entsprechen und benachbart zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') sind, wobei jedes der Mehrzahl von Heizelementen konfiguriert ist, so dass es die wenigstens eine aktive SO-Schicht in einem Bereich erwärmt, welcher wenigstens einem magnetischen Element der Mehrzahl von magnetischen Elementen entspricht, welches nicht zu beschreiben ist, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') das SO-Feld an einem Abschnitt der Mehrzahl von Heizelementen erzeugt, welcher die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') nicht erwärmt.
  27. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') der Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Speicherzellen, wobei jede der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen wenigstens eine Auswahlvorrichtung und wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') aufweist, wobei jeder des wenigstens einen magnetischen Kontaktes (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266), eine nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) und eine freie Schicht aufweist, wobei die freie Schicht magnetisch ist, wobei die nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) zwischen der Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266) und der freien Schicht ist; und wenigstens eine aktive Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht benachbart zu der freien Schicht des magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''), wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf die freie Schicht auszuüben aufgrund eines in der Ebene liegenden Stromes, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') hindurchtritt; wobei die freie Schicht konfiguriert ist, um unter Verwendung des SO-Drehmoments und eines rechtwinkligen Schreibstroms, welcher durch den wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''') getrieben wird, schaltbar zu sein.
  28. Magnetischer Speicher (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300'''') der Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Speicherzellen, wobei jede der Mehrzahl von magnetischen Speicherzellen wenigstens eine Auswahlvorrichtung und wenigstens einen magnetischen Kontakt (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') aufweist, wobei jeder des wenigstens einen magnetischen Kontaktes (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266), eine nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) und eine freie Schicht aufweist, wobei die freie Schicht magnetisch ist, wobei die nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) zwischen der Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266) und der freien Schicht ist; und wenigstens eine aktive Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht benachbart zu der freien Schicht des magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''), wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf die freie Schicht auszuüben aufgrund eines in der Ebene liegenden Stromes, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') hindurchtritt; wobei die freie Schicht konfiguriert ist, so dass sie unter Verwendung des SO-Drehmoments schaltbar ist.
  29. Verfahren zum Vorsehen eines magnetischen Speichers (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300''''), das Folgendes aufweist: ein Vorsehen einer Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''), wobei jeder der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') aufweist, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') magnetisch ist; und ein Vorsehen wenigstens einer aktiven Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht benachbart zu der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') des magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310''''), wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') konfiguriert ist, um ein SO-Drehmoment auf die freie Schicht aufgrund eines Stromes auszuüben, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') in einer Richtung im Wesentlich rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') und der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eines magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') am Nächsten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') hindurchtritt; wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') weiterhin konfiguriert ist, so dass sie unter Verwendung des wenigstens einen SO-Drehmoments schaltbar ist.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei jeder der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') weiterhin eine Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266) und eine nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) aufweist, wobei die nichtmagnetische Abstandsschicht (114, 114', 114'', 114''', 214, 214', 214'', 214''', 214'''', 264) zwischen der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') und der Referenzschicht (116, 116', 116'', 116''', 216, 216', 216'', 216''', 216'''', 266) befindlich ist, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eine freie Schicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') ist.
  31. Verfahren nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend: ein Vorsehen einer Spin-Diffusions-Einfügeschicht (230, 230', 230'', 230''', 230'''', 280) für jede der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320''''), wobei die Spin-Diffusions-Einfügeschicht (230, 230', 230'', 230''', 230'''', 280) zwischen der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') und der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ist.
  32. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') sich über wenigstens zwei der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') erstreckt.
  33. Verfahren nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend: ein Vorsehen wenigstens einer Wortleitung, welche der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') entspricht, wobei sich die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') zwischen der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') und der wenigstens einen Wortleitung befindet.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die wenigstens eine Wortleitung wenigstens eine Öffnung aufweist, welche jeder der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') entspricht.
  35. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Schritt des Vorsehens der aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') weiterhin Folgendes aufweist: ein Vorsehen wenigstens eines Injektors für einen Spin-polarisierten Strom zum Polarisieren einer Mehrzahl von Spins einer Mehrzahl von Ladungsträgern für den Strom; und ein Vorsehen wenigstens einer leitfähigen Schicht, welche eine hohe Spin-Diffusionslänge hat, wobei die wenigstens eine leitfähige Schicht zwischen dem wenigstens einen Spin-polarisierten Strominjektor (224, 274) und der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') ist.
  36. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') weiterhin konfiguriert ist, so dass sie unter Verwendung eines Schreibstroms, welcher durch den magnetischen Kontakt (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') passiert wird, schaltbar ist.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') ein magnetisches Moment in einer ersten Richtung hat, und die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ein SO-Feld in einer zweiten Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der ersten Richtung erzeugt.
  38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei das magnetische Moment der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene ist.
  39. Verfahren nach Anspruch 37, wobei der Strom durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ein erster Strompuls ist, der Schreibstrom ein zweiter Strompuls ist, und wobei der erste Strompuls vor dem zweiten Strompuls startet.
  40. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eine leichte Achse hat, und wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ein SO-Feld entlang der leichten Achse erzeugt.
  41. Verfahren zum Programmieren eines magnetischen Speichers (100, 100', 100'', 100''', 200, 200', 200'', 200''', 200'''', 250, 300, 300', 300'', 300''', 300''''), welcher eine Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') eine Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') aufweist, wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') magnetisch ist, und das Verfahren Folgendes aufweist: ein Treiben eines Stroms durch wenigstens eine aktive Spin-Bahn-Kopplungs(SO)-Schicht benachbart zur Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') des magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''), wobei die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') konfiguriert ist, so dass sie ein SO-Drehmoment auf die freie Schicht aufgrund eines Stroms ausübt, welcher durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') hindurchtritt in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung zwischen der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') und der Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') eines magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') der Mehrzahl von magnetischen Kontakte (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') am Nächsten zu der wenigstens einen aktiven SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320''''), wobei die Datenspeicherschicht (112, 112', 112'', 112''', 212, 212', 212'', 212''', 212'''') konfiguriert ist, so dass sie unter Verwendung wenigstens des SO-Drehmoments schaltbar ist.
  42. Verfahren nach Anspruch 40, wobei der Schritt des Treibens des Stroms durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') ein Treiben eines ersten Strompulses durch die wenigstens eine aktive SO-Schicht (120, 120', 120'', 120''', 220, 220', 220', 220'', 220''', 220'''', 270, 320, 320', 320'', 320''', 320'''') aufweist, und wobei das Verfahren weiterhin Folgendes aufweist: ein Treiben eines zweiten Strompulses durch einen Abschnitt des wenigstens einen magnetischen Kontakts (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') nachdem der erste Strompuls startet.
  43. Verfahren nach Anspruch 40, weiterhin aufweisend: ein Auswählen wenigstens eines der Mehrzahl von magnetischen Kontakten (110, 110', 110'', 110''', 210, 210', 210'', 210''', 210'''', 260, 310, 310', 310'', 310''', 310'''') zum Schreiben.
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