;在加入偏置导线3后，MTJ的平行(0)或反向平行(1)出现的几率可以通过偏置导线3内通过的电流产生的磁场来进行控制。
[0028]实施例3:如图3所示，一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器由磁性隧道结1、产生自旋霍尔效应的重金属层2、偏置线圈4组成；磁性隧道结1连接于重金属层上方，偏置线圈4设于磁性隧道结1的上方。其中，磁性隧道结1含有铁磁性的垂直固定层I 101、垂直固定层II 103，反铁磁親合层102，非磁性的隧穿层104，垂直记录层105。垂直固定层I101、垂直固定层II 103和垂直记录层105的磁化方向可能是在膜层面内，也可能是垂直于膜面。垂直固定层I 101、垂直固定层II 103可能包含但不仅限于以下材料和结构:钴、铁、镍、铕、IL、铺、钐、镝、钬、铀、钯、猛、硼、給、错、钽、银、银、钛、钼、络、妈等以及由上述元素组成的合金，以及由上述元素及合金组成的多层膜结构。隧穿层104可能由一层或多层绝缘层组成。
[0029]垂直固定层I 101，II103和耦合层102 —起组成SAF结构；垂直记录层105也可能含有合成反铁磁耦合(SAF)结构。SAF结构由两层磁性材料组成。两层磁性材料被反铁磁耦合层分开，并通过反铁磁耦合层的层间相互作用实现磁化方向的反向排列。SAF中的反铁磁耦合层可能包含但不仅限于以下材料:钌、铑、铼、铱、铜、银、金等及包含上述材料的合金。隧穿层104可能包含但不仅限于以下材料:氧化镁、氧化铝、氧化铝镁(MgAl204)、氧化钽、氧化钛、氧化IL、氧化給、氧化错、氧化镓、氧化钪、氧化银、氧化锌、氧化镁锌、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氮化硼或氮化铝等。垂直记录层105可能包含但不仅限于以下材料和结构:钴、铁、镍、铀、钯、硼、铪、锆、钽、铌、钒、钛、钼、铬、钨等以及包含上述元素的合金，以及由上述元素及合金组成的多层膜结构。重金属层2可能包含但不仅限于以下材料:铂、钯、钽或妈等。
[0030]在写入过程中，S0C效应只能将记录层磁化方向从垂直方向改变为水平方向，关闭电流则记录层的磁化方向恢复垂直方向但与固定层的磁化方向平行(0)或反向平行(1)，出现几率为50/50 ;在加入偏置线圈4后，MTJ的平行(0)或反向平行(1)出现的几率可以通过偏置线圈4内通过的电流产生的磁场来进行控制。
[0031]实施例4:如图4所示，一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器由多个磁性隧道结
1、产生自旋霍尔效应的重金属层2、偏置线圈4组成；多个磁性隧道结1依次设于重金属层上方，偏置线圈4覆盖于磁性隧道结1的上方。其中，磁性隧道结1含有铁磁性的垂直固定层1、垂直固定层II，反铁磁耦合层，非磁性的隧穿层，垂直记录层。多个磁性隧道结1构成多位随机码存储器。
[0032]垂直固定层1、垂直固定层II和垂直记录层的磁化方向可能是在膜层面内，也可能是垂直于膜面。垂直固定层1、垂直固定层II可能包含但不仅限于以下材料和结构:钴、铁、镍、铕、IL、铺、钐、镝、钬、铀、钯、猛、硼、給、错、钽、银、钥ο钛、钼、络、妈等以及由上述元素组成的合金，以及由上述元素及合金组成的多层膜结构。隧穿层可能由一层或多层绝缘层组成。垂直固定层I，II和親合层一起组成SAF结构，親合层为反铁磁親合层；垂直记录层也可能含有合成反铁磁耦合(SAF)结构。SAF结构由两层磁性材料组成。两层磁性材料被反铁磁耦合层分开，并通过反铁磁耦合层的层间相互作用实现磁化方向的反向排列。SAF中的反铁磁耦合层可能包含但不仅限于以下材料:钌、铑、铼、铱、铜、银、金等及包含上述材料的合金。隧穿层可能包含但不仅限于以下材料:氧化镁、氧化铝、氧化铝镁(MgAl204)、氧化钽、氧化钛、氧化IL、氧化給、氧化错、氧化镓、氧化钪、氧化银、氧化锌、氧化镁锌、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氮化硼或氮化铝等。垂直记录层可能包含但不仅限于以下材料和结构:钴、铁、镍、铂、钯、硼、铪、锆、钽、铌、钒、钛、钼、铬、钨等以及包含上述元素的合金，以及由上述元素及合金组成的多层膜结构。重金属层2可能包含但不仅限于以下材料:铂、钯、钽或钨等。
[0033]在写入过程中，S0C效应只能将记录层磁化方向从垂直方向改变为水平方向，关闭电流则记录层的磁化方向恢复垂直方向但与固定层的磁化方向平行(0)或反向平行(1)，出现几率为50/50 ;在加入偏置线圈4后，多个磁性隧道结1的平行(0)或反向平行(1)出现的几率可以通过偏置线圈4内通过的电流产生的磁场来进行控制。
[0034]以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于，包括磁性隧道结(1)、产生自旋霍尔效应的重金属层(2);磁性隧道结(1)连接于重金属层(2)上方或下方。2.根据权利要求1所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述随机码生成器还包括偏置导线(3)或偏置线圈(4)，设于磁性隧道结(1)两侧或上下方。3.根据权利要求1所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述磁性隧道结(1)包括垂直固定层1(101)、耦合层(102)、垂直固定层11(103)、隧穿层(104)、垂直记录层(105);若磁性隧道结连于重金属层上方，则垂直记录层(105)、隧穿层(104)、垂直固定层II (103)、耦合层(102)、垂直固定层1(101)自下而上依次堆叠连接；若磁性隧道结连于重金属层下方，则垂直固定层II (103)、耦合层(102)、垂直固定层I (101)、隧穿层(104)、垂直记录层(105)自下而上依次堆叠连接。4.根据权利要求3所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述垂直固定层I (101)、垂直固定层II (103)、垂直记录层(105)的磁化方向为在膜层内或垂直于膜层。5.根据权利要求3所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述的垂直固定层1(101)、垂直固定层II (103)和耦合层(102) —起组成SAF结构；SAF结构由两层磁性材料与反铁磁耦合层组成；两层磁性材料被反铁磁耦合层分开，并通过反铁磁耦合层的层间相互作用实现磁化方向的反向排列。6.根据权利要求3所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述隧穿层(104)包括一层或多层绝缘层，其材料含有氧化镁、氧化铝、氧化铝镁、氧化钽、氧化钛、氧化IL、氧化給、氧化错、氧化镓、氧化钪、氧化银、氧化锌、氧化镁锌、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氮化硼或氮化铝。7.根据权利要求3所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述垂直固定层1(101)、垂直固定层II (103)、垂直记录层(105)的材料含有铁、钴、镍、铁钴合金，以及上述元素或合金与硼、铂、钯、锆、铪、钽、钛、钒、铬、钨、钼、铌组成的合金，以及上述元素或合金与硼、锆、铪、钽、钛、钒、铬、钨、钼、铌组成的多层膜的一种或几种组合。8.根据权利要求1所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述产生自旋霍尔效应的重金属层(3)的材料含有铂、钯、钽或钨。9.根据权利要求1所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述重金属层(2)上方或下方若连接有多个磁性隧道结(1)，则形成多位随机码生成器。10.根据权利要求4所述的一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，其特征在于:所述所述反铁磁耦合层的材料含有钌、铑、铼、铱、铜、银、金，以及包含上述材料的合金。
【专利摘要】本发明涉及一种基于自旋霍尔效应的随机码生成器，包括一个或多个磁性隧道结与重金属层；本发明利用自旋霍尔效应来随机赋予每个MRAM存储单元信息，从而产生任意长度的随机码。在磁性隧道结的写入过程中，如果没有偏置外磁场，SOC效应只能将记录层磁化方向从垂直方向改变为水平方向。关闭写电流则最终的记录层磁化方向不确定，对应的存储信息也不确定(如0或1)。因此，该生成器可以用来产生随机码，随机码产生的几率可以通过偏置磁场来控制。
【IPC分类】G06F7/58, H01L43/06
【公开号】CN105426157
【申请号】CN201510863988
【发明人】左正笏, 李辉辉, 徐庶, 蒋信, 韩谷昌, 刘瑞盛, 孟皓, 刘波
【申请人】中电海康集团有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月1日