一种磁存储器及其性能调节方法与流程

文档序号:30424738发布日期:2022-06-15 14:35阅读:146来源:国知局
一种磁存储器及其性能调节方法与流程

1.本技术涉及磁存储器技术领域,特别是涉及一种磁存储器及其性能调节方法。


背景技术:

2.自旋转移力矩磁性随机存储器(spin transfer torque magnetic random access memory,简称stt-mram)是一种新型存储器,使用时需要与cmos(complementary metal-oxide-semiconductor,互补型金属氧化物半导体)电路进行整合。stt-mram与cmos电路的整合方式为将stt-mram的基本存储单元磁隧道结(magnetic tunnel junctions,mtj)与一个或多个cmos电路的一侧源极串联,漏极(drain electrode)外接字线(bite line,bl),栅极(gate electrode)接位线(word line,wl),源极(source electrode)接源线(source line,sl),如图1所示。
3.mtj的翻转由电流驱动,由于平行态和反平行态的电阻值差距巨大,且两种状态的翻转电流也有所不同,同时受到cmos供流能力影响,所以mtj两个态的翻转电压也存在很大差距,如图2所示,图中,横坐标为电压,纵坐标为电阻。从bl加压进行翻转时,cmos分压小,漏极电压低,源极接地,v
gate-v
drain
较高,cmos通流能力较强,cmos电阻较小,mtj分压较多;从sl加压进行翻转时,由于mtj分压,cmos源漏极电压高,v
gate-v
drian
低,cmos通流能力弱,cmos电阻增大,mtj分压较小。当源线电压增加到一定程度后,继续加压mtj上电压基本不变,所以,两种翻转状态的mtj分压相差较大,mtj的写入难度高。另一方面,通常情况下mtj的耐擦写次数在某一方向上会明显低于另一方向,例如,由平行态到反平行态下的耐擦写次数明显小于由反平行态到平行态下的耐擦写次数,或者,由平行态到反平行态下的耐擦写次数明显大于由反平行态到平行态下的耐擦写次数,导致mtj的整体耐擦写次数低。但是,目前并无法对mtj的这两种性能进行优化调节。
4.因此,如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。


技术实现要素:

5.本技术的目的是提供一种磁存储器及其性能调节方法,以优化磁存储器性能。
6.为解决上述技术问题,本技术提供一种磁存储器性能调节方法,包括:
7.接收性能调节指令;
8.获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压;
9.调节平行态翻转电压或者反平行态翻转电压,以调节所述磁隧道结的性能。
10.可选的,当所述性能调节指令为降低写入难度时,所述调节平行态翻转电压或者反平行态翻转电压,以调节所述磁隧道结的性能包括:
11.确定所述平行态翻转电压和所述反平行态翻转电压的大小关系;
12.当所述反平行态翻转电压大于所述平行态翻转电压时,增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压,向正向调节所述磁隧道结的磁偏置场,以平衡所述平行
态翻转电压与所述反平行态翻转电压;
13.当所述反平行态翻转电压小于所述平行态翻转电压时,减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压,向负向调节所述磁偏置场,以平衡所述平行态翻转电压与所述反平行态翻转电压;
14.其中,所述磁隧道结至少包括钉扎层、参考层,隧道层及自由层,所述磁偏置场的方向以指向所述参考层的磁矩相同的方向为正方向。
15.可选的,当所述性能调节指令为提升耐擦写次数时,所述调节平行态翻转电压或者反平行态翻转电压,以调节所述磁隧道结的性能包括:
16.获得所述磁隧道结由平行态到反平行态下的第一耐擦写次数以及由反平行态到平行态下的第二耐擦写次数;
17.确定所述第一耐擦写次数和所述第二耐擦写次数的大小关系;
18.当所述第一耐擦写次数大于所述第二耐擦写次数时,增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压,向正向调节所述磁隧道结的磁偏置场,以平衡所述第一耐擦写次数与所述第二耐擦写次数;
19.当所述第一耐擦写次数小于所述第二耐擦写次数时,减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压,向负向调节所述磁偏置场,以平衡所述第一耐擦写次数与所述第二耐擦写次数;
20.其中,所述磁隧道结至少包括钉扎层、参考层,隧道层及自由层,所述磁偏置场的方向以指向所述参考层的磁矩相同的方向为正方向。
21.可选的,所述增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压包括:
22.减小钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者增加参考层中第二铁磁性重复单元的层数。
23.可选的,所述增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压包括:
24.减小所述磁隧道结的刻蚀角度,其中,所述参考层的厚度大于所述钉扎层的厚度。
25.可选的,所述增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压包括:
26.调整第一铁磁性重复单元的第一材料或调整第二铁磁性重复单元的第二材料,以使所述第一材料的饱和磁化强度小于所述第二材料的饱和磁化强度。
27.可选的,所述减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压包括:
28.增加钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者减小参考层中第二铁磁性重复单元的层数。
29.可选的,所述减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压包括:
30.增加所述磁隧道结的刻蚀角度,其中,所述参考层的厚度不大于所述钉扎层的厚度。
31.可选的,所述减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压包括:
32.调整第一铁磁性重复单元的第一材料或调整第二铁磁性重复单元的第二材料,以使所述第一材料的饱和磁化强度大于所述第二材料的饱和磁化强度。
33.可选的,还包括:
34.减薄所述第一铁磁性重复单元的厚度或者增加所述第二铁磁性重复单元的厚度。
35.可选的,还包括:
36.增加所述第一铁磁性重复单元的厚度或者减薄所述第二铁磁性重复单元的厚度。
37.可选的,所述获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压包括:
38.测量所述磁隧道结与所述cmos电路串联testkey,得到所述平行态翻转电压和所述反平行态翻转电压;
39.或者,对所述磁隧道结与cmos电路的串联电路进行电路仿真,并输入所述磁隧道结的电性参数,以得到所述平行态翻转电压和所述反平行态翻转电压。
40.可选的,所述参考层为co
x
fe
ybz
与(copt)n的耦合结构层,其中n≥1;所述钉扎层为(copt)m磁性层,其中,m≥1且m》n。
41.本技术还提供一种磁存储器,所述磁存储器用于实现上述任一种所述的磁存储器性能调节方法。
42.本技术所提供的一种磁存储器性能调节方法,包括接收性能调节指令;获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压;调节平行态翻转电压或者反平行态翻转电压,以调节所述磁隧道结的性能。
43.可见,本技术中的磁存储器性能调节方法在接收到性能调节指令后,获取磁隧道结与cmos电路串联时磁隧道结平行态翻转电压和反平行态翻转电压,通过对平行态翻转电压或者反平行态翻转电压进行调节,从而对磁存储器的性能进行调节,优化磁存储器的写入难度、耐擦写次数。
44.此外,本技术还提供一种磁存储器。
附图说明
45.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为磁隧道结与cmos电路串联的电路图;
47.图2为磁隧道结平行态和反平行态的翻转电压示意图;
48.图3为本技术实施例所提供的一种磁存储器性能调节方法的流程图;
49.图4为本技术实施例所提供的另一种磁存储器性能调节方法的流程图;
50.图5为磁隧道结的结构示意图;
51.图6为磁偏置场的示意图;
52.图7为磁隧道结在小刻蚀角度时的结构示意图;
53.图8为磁隧道结在大刻蚀角度时的结构示意图
54.图9为本技术实施例所提供的另一种磁存储器性能调节方法的流程图;
55.图10为当第一耐擦写次数大于第二耐擦写次数时,磁偏置场的调节示意图;
56.图11为当第一耐擦写次数大于第二耐擦写次数时,反平行态翻转电压调节的调节示意图。
具体实施方式
57.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。
58.正如背景技术部分所述,当从bl加压对mtj进行翻转时,cmos分压小,漏极电压低,源极接地,v
gate-v
drain
较高,cmos通流能力较强,cmos电阻较小,mtj分压较多;从sl加压进行翻转时,由于mtj分压,cmos源漏极电压高,v
gate-v
drian
低,cmos通流能力弱,cmos电阻增大,mtj分压较小。当源线电压增加到一定程度后,继续加压mtj上电压基本不变,所以,两种翻转状态的mtj分压相差较大,mtj的写入难度高。另一方面,通常情况下mtj的耐擦写次数在某一方向上会明显低于另一方向,导致mtj的整体耐擦写次数低。但是,目前并无法对mtj的这两种性能进行优化调节。
59.有鉴于此,本技术提供一种磁存储器性能调节方法,请参考图3,图3为本技术实施例所提供的一种磁存储器性能调节方法的流程图,该方法包括:
60.步骤s101:接收性能调节指令。
61.步骤s102:获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压。
62.磁隧道结至少包括钉扎层、参考层、隧道层及自由层,参考层与钉扎层由一层反铁磁耦合层形成强的反铁磁耦合使它们的磁矩成反平行排列。其中,平行态翻转电压为把自由层的磁矩从平行于参考层的磁矩方向翻转到反平行方向所需要加的电压;反平行态翻转电压为把自由层的磁矩从反平行于参考层的磁矩方向翻转到平行方向所需要加的电压。
63.可选的,所述获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压包括:
64.测量所述磁隧道结与所述cmos电路串联testkey,得到所述平行态翻转电压和所述反平行态翻转电压。
65.或者,对所述磁隧道结与cmos电路的串联电路进行电路仿真,并输入所述磁隧道结的电性参数,以得到所述平行态翻转电压和所述反平行态翻转电压。
66.磁隧道结的电性参数包括但不限于磁隧道结未与cmos电路连接时的平行态翻转电压v
c-p to ap
、反平行态翻转电压v
c-ap to p
、平行态电阻r
p
、反平行态电阻r
ap
、矫顽力hc、hoff值。
67.具体的,外加栅极电压v
wl
可以为1.6v。
68.磁隧道结与cmos电路串联时磁隧道结的平行态翻转电压记为v
sl-p to ap
,反平行态翻转电压记为v
bl-ap to p

69.步骤s103:调节平行态翻转电压或者反平行态翻转电压,以调节所述磁隧道结的性能。
70.本技术中的磁存储器性能调节方法在接收到性能调节指令后,获取磁隧道结与cmos电路串联时磁隧道结平行态翻转电压和反平行态翻转电压,通过对平行态翻转电压或者反平行态翻转电压进行调节,从而对磁存储器的性能进行调节,优化磁存储器的写入难度、耐擦写次数。
71.下面根据不同的性能调节指令对本技术中的磁存储器性能调节方法进行详细阐述。
72.第一种,当所述性能调节指令为降低写入难度时,请参考图4,图4为本技术实施例所提供的另一种磁存储器性能调节方法的流程图,该方法包括:
73.步骤s201:接收性能调节指令。
74.步骤s202:获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压。
75.步骤s203:确定所述平行态翻转电压和所述反平行态翻转电压的大小关系。
76.步骤s204:当所述反平行态翻转电压大于所述平行态翻转电压时,增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压,向正向调节所述磁隧道结的磁偏置场,以平衡所述平行态翻转电压与所述反平行态翻转电压。
77.如图5所示,磁隧道结包括自由层1、参考层2和钉扎层3,自由层1,参考层2和钉扎层3磁化方向为垂直磁化;磁偏置场由磁隧道结自由层外其他磁性层产生的杂散场的综合,等效于一种外加在自由层上的静磁场,由于磁偏置场的方向性,会使mtj在某一个状态更为稳定,请参考图6。磁偏置场会影响电翻转,当mtj磁偏置场偏向于某一个态,此态的翻转电压会升高,反之则会降低。
78.可选的,所述增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压有三种方式,下面分别进行介绍。
79.第一种,减小钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者增加参考层中第二铁磁性重复单元的层数。此时,hoff值向正向调整,磁偏置场向正向调节。
80.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
大于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,需减小磁隧道结未与cmos电路连接时的反平行态翻转电压v
c-ap to p
,减小钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数可以减小钉扎层产生的杂散场,钉扎层产生的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相反,即钉扎层产生的杂散场方向为负向,增加参考层中第二铁磁性重复单元的层数可以增大参考层产生的杂散场,参考层的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相同,即参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向正向调整,所以磁偏置场向正向调节,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变大,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变小,v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
两者的差值减小,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
81.第二种,减小所述磁隧道结的刻蚀角度,其中,所述参考层的厚度大于所述钉扎层的厚度。
82.可以理解的是,这种情况下,参考层与钉扎层其他参数指标相同,厚度为单一变量。
83.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
大于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,在磁隧道结中参考层的厚度大于钉扎层的厚度条件下,通过减小刻蚀角度,磁隧道结的结构示意图如图7所示,可以实现参考层的体积大于钉扎层的体积,钉扎层产生的杂散场方向为负向,参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向正向调整,所以磁偏置场向正向调节,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变小,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变大,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
84.第三种,调整第一铁磁性重复单元的第一材料或调整第二铁磁性重复单元的第二材料,以使所述第一材料的饱和磁化强度小于所述第二材料的饱和磁化强度。
85.需要指出的是,本技术中对第一材料与第二材料的种类并不做具体限定,只要保证第一材料的饱和磁化强度小于第二材料的饱和磁化强度即可。
86.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
大于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,第一材料的饱和磁化强度小于第二材料的饱和磁化强度,使得钉扎层的总磁矩小于参考层的总磁矩,hoff值向正向调整,所以磁偏置场向正向调节。
87.可选的,对于上述第一种和第二种方式,所述参考层为co
x
fe
ybz
与(copt)n的耦合结构层,其中n≥1;所述钉扎层为(copt)m磁性层,其中,m≥1且m》n。相应的,铁磁性重复单元为copt薄膜层。
88.步骤s205:当所述反平行态翻转电压小于所述平行态翻转电压时,减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压,向负向调节所述磁偏置场,以平衡所述平行态翻转电压与所述反平行态翻转电压;其中,所述磁隧道结至少包括钉扎层、参考层,隧道层及自由层,所述磁偏置场的方向以指向所述参考层的磁矩相同的方向为正方向。
89.可选的,所述减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压有三种方式,下面分别进行介绍。
90.第一种,增加钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者减小参考层中第二铁磁性重复单元的层数。
91.增加钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数可以增加钉扎层产生的杂散场,钉扎层产生的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相反,即钉扎层产生的杂散场方向为负向,减小参考层中第二铁磁性重复单元的层数可以减小参考层产生的杂散场,参考层的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相同,即参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向负向调整,所以磁偏置场向负向调节,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变小,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变大,v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
两者的差值减小,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
92.第二种,增加所述磁隧道结的刻蚀角度,其中,所述参考层的厚度不大于所述钉扎层的厚度。
93.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
小于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,在参考层的厚度不大于钉扎层的厚度条件下,增加磁隧道结的刻蚀角度,磁隧道结的结构示意图如图8所示,刻蚀角度越大,钉扎层与参考层的体积差越大,钉扎层产生的杂散场方向为负向,参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向负向调整,所以磁偏置场向负向调节,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变大,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变小,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
94.第三种,调整第一铁磁性重复单元的第一材料或调整第二铁磁性重复单元的第二材料,以使所述第一材料的饱和磁化强度大于所述第二材料的饱和磁化强度。
95.需要指出的是,本技术中对第一材料与第二材料的种类并不做具体限定,只要保证第一材料的饱和磁化强度大于第二材料的饱和磁化强度即可。
96.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
小于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,第一材料的饱和磁化强度大于第二材料的饱和磁化强度,使得钉扎层的总磁矩大于参考层的总磁矩,hoff值向负向调整,所以磁偏置场向负向调节。
97.可选的,对于上述第一种和第二种方式,所述参考层为co
x
fe
ybz
与(copt)n的耦合结构层,其中n≥1;所述钉扎层为(copt)m磁性层,其中,m≥1且m》n。相应的,铁磁性重复单
元为copt薄膜层。
98.本实施例中通过对平行态翻转电压与反平行态翻转电压进行调节,平衡平行态翻转电压与反平行态翻转电压,降低平行态和反平行态两种状态翻转的难易程度,降低磁存储器的写入难度。其中,调节后的磁存储器的平行态翻转电压和反平行态翻转电压之间的差值小于10%。
99.进一步地,在上述实施例的基础上,在本技术的一个实施例中,当采用减小钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者增加参考层中第二铁磁性重复单元的层数这种方式进行调节时,还包括:
100.减薄所述第一铁磁性重复单元的厚度或者增加所述第二铁磁性重复单元的厚度。
101.进一步地,在上述实施例的基础上,在本技术的一个实施例中,当采用增加钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者减小参考层中第二铁磁性重复单元的层数时,还包括:
102.增加所述第一铁磁性重复单元的厚度或者减薄所述第二铁磁性重复单元的厚度。
103.由于第一铁磁性重复单元、第二铁磁性重复单元成分固定,增加或者减少第一铁磁性重复单元、第二铁磁性重复单元层数,使hoff值的调整可能过大,无法实现连续调整,也就无法实现磁偏置场的连续调节,通过第一铁磁性重复单元、第二铁磁性重复单元单元的厚度调节,可以降低调节hoff值的步长,平行态翻转电压v
sl-p to ap
和反平行态翻转电压v
bl-ap to p
两者更加接近。
104.需要指出的是,在对第一铁磁性重复单元、第二铁磁性重复单元的厚度进行调节时,厚度调节需要在一定范围内以维持磁性稳定。
105.第二种,当所述性能调节指令为提升耐擦写次数时,请参考图9,图9为本技术实施例所提供的另一种磁存储器性能调节方法的流程图,该方法包括:
106.步骤s301:接收性能调节指令。
107.步骤s302:获取磁隧道结与cmos电路串联时所述磁隧道结的平行态翻转电压和反平行态翻转电压。
108.步骤s303:获得所述磁隧道结由平行态到反平行态下的第一耐擦写次数以及由反平行态到平行态下的第二耐擦写次数。
109.步骤s304:确定所述第一耐擦写次数和所述第二耐擦写次数的大小关系。
110.步骤s305:当所述第一耐擦写次数大于所述第二耐擦写次数时,增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压,向正向调节所述磁隧道结的磁偏置场,以平衡所述第一耐擦写次数与所述第二耐擦写次数。
111.可选的,所述增大所述平行态翻转电压或者减小所述反平行态翻转电压有三种方式,下面分别进行介绍。
112.第一种,减小钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者增加参考层中第二铁磁性重复单元的层数。此时,hoff值向正向调整,磁偏置场向正向调节。
113.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
大于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,需减小磁隧道结未与cmos电路连接时的反平行态翻转电压v
c-ap to p
,减小钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数可以减小钉扎层产生的杂散场,钉扎层产生的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相反,即钉扎层产生的杂散场方向为负向,增加参考层中第二铁磁性重复单元的层数可以增大参考层产生的杂散场,参考层的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相同,即参考层产生
的杂散场方向为正向,hoff值向正向调整,所以磁偏置场向正向调节,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变大,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变小,v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
两者的差值减小,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
114.第二种,减小所述磁隧道结的刻蚀角度,其中,所述参考层的厚度大于所述钉扎层的厚度。
115.可以理解的是,这种情况下,参考层与钉扎层其他参数指标相同,厚度为单一变量。
116.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
大于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,在磁隧道结中参考层的厚度大于钉扎层的厚度条件下,通过减小刻蚀角度,磁隧道结的结构示意图如图7所示,可以实现参考层的体积大于钉扎层的体积,钉扎层产生的杂散场方向为负向,参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向正向调整,所以磁偏置场向正向调节,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变小,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变大,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
117.第三种,调整所述第一铁磁性重复单元的第一材料或调整所述第二铁磁性重复单元的第二材料,以使所述第一材料的饱和磁化强度小于所述第二材料的饱和磁化强度。
118.需要指出的是,本技术中对第一材料与第二材料的种类并不做具体限定,只要保证第一材料的饱和磁化强度小于第二材料的饱和磁化强度即可。例如,当第一材料使用低饱和磁化强度的材料,如在cofeb中插入非磁性金属层或掺入非磁性材料时,第二材料使用高饱和磁化强度材料,如cofe合金或(co
x
fe
1-x
)
yb1-y
,其中x在0.2~0.7之间,y在0.5~1之间。
119.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
大于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,第一材料的饱和磁化强度小于第二材料的饱和磁化强度,使得钉扎层的总磁矩小于参考层的总磁矩,hoff值向正向调整,所以磁偏置场向正向调节。
120.可选的,对于上述第一种和第二种方式,所述参考层为co
x
fe
ybz
与(copt)n的耦合结构层,其中n≥1;所述钉扎层为(copt)m磁性层,其中,m≥1且m》n。相应的,铁磁性重复单元为copt薄膜层。
121.当第一耐擦写次数大于第二耐擦写次数时,磁偏置场和反平行态翻转电压调节的调节示意图请分别参考图10和图11。
122.步骤s306:当所述第一耐擦写次数小于所述第二耐擦写次数时,减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压,向负向调节所述磁偏置场,以平衡所述第一耐擦写次数与所述第二耐擦写次数;其中,所述磁隧道结至少包括钉扎层、参考层,隧道层及自由层,所述磁偏置场的方向以指向所述参考层的磁矩相同的方向为正方向。
123.可选的,所述减小所述平行态翻转电压或者增大所述反平行态翻转电压有三种方式,下面分别进行介绍。
124.第一种,增加钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数或者减小参考层中第二铁磁性重复单元的层数。
125.增加钉扎层中第一铁磁性重复单元的层数可以增加钉扎层产生的杂散场,钉扎层产生的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相反,即钉扎层产生的杂散场方向为负向,减小参考层中第二铁磁性重复单元的层数可以减小参考层产生的杂散场,参考层的杂散场的方向与参考层的磁矩方向相同,即参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向负向调整,所以
磁偏置场向负向调节,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变小,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变大,v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
两者的差值减小,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
126.第二种,增加所述磁隧道结的刻蚀角度,其中,所述参考层的厚度不大于所述钉扎层的厚度。
127.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
小于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,在参考层的厚度不大于钉扎层的厚度条件下,增加磁隧道结的刻蚀角度,磁隧道结的结构示意图如图8所示,刻蚀角度越大,钉扎层与参考层的体积差越大,钉扎层产生的杂散场方向为负向,参考层产生的杂散场方向为正向,hoff值向负向调整,所以磁偏置场向负向调节,反平行态翻转电压v
bl-ap to p
变大,平行态翻转电压v
sl-p to ap
变小,以实现v
sl-p to ap
和v
bl-ap to p
大小基本相等。
128.第三种,调整所述第一铁磁性重复单元的第一材料或调整所述第二铁磁性重复单元的第二材料,以使所述第一材料的饱和磁化强度大于所述第二材料的饱和磁化强度。
129.需要指出的是,本技术中对第一材料与第二材料的种类并不做具体限定,只要保证第一材料的饱和磁化强度大于第二材料的饱和磁化强度即可。
130.当反平行态翻转电压v
bl-ap to p
小于平行态翻转电压v
sl-p to ap
时,第一材料的饱和磁化强度大于第二材料的饱和磁化强度,使得钉扎层的总磁矩大于参考层的总磁矩,hoff值向负向调整,所以磁偏置场向负向调节。
131.可选的,对于上述第一种和第二种方式,所述参考层为co
x
fe
ybz
与(copt)n的耦合结构层,其中n≥1;所述钉扎层为(copt)m磁性层,其中,m≥1且m》n。相应的,铁磁性重复单元为copt薄膜层。
132.本实施例中平衡第一耐擦写次数和第二耐擦写次数时,也是通过对平行态翻转电压、反平行态翻转电压进行调节,需要指出的是,当第一耐擦写次数和第二耐擦写次数达到平衡时,平行态翻转电压与反平行态翻转电压并不接近或者相等,即此时以第一耐擦写次数和第二耐擦写次数两者的大小平衡为目的,并不需要关注平行态翻转电压与反平行态翻转电压的大小关系。平衡第一耐擦写次数和第二耐擦写次数,可以有效提高磁存储器整体的耐擦写次数。
133.本技术还提供一种磁存储器,所述磁存储器用于上述任一实施例所述的磁存储器性能调节方法。
134.当对磁存储器执行上述降低写入难度的调节后,磁存储器的平行态翻转电压与反平行态翻转电压平衡,可以共用一个电源,平行态和反平行态两种状态翻转的难易程度低,磁存储器的写入难度降低。
135.当对磁存储器执行上述提高耐擦写次数的调节后,磁存储器的整体奶耐擦写次数提升。
136.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
137.以上对本技术所提供的磁存储器及其翻转电压调节方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助
理解本技术的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术原理的前提下,还可以对本技术进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
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