专利名称：导电控制器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导电控制器件。
背景技术：
新型的电子器件正在出现，在这些新型电子器件中载流子输运至少部分地由电荷载流子自旋来控制。这些所谓“自旋子”器件中最著名的实例包括基于巨磁电阻效应(GMR)的自旋阀、以及磁性隧道结(MTJ)器件。通常，这些器件包含铁磁性及非铁磁性材料的交互层，所述非铁磁性材料是金属性的(在自旋阀的情况下)或者是绝缘的(在MTJ器件的情况下)。自旋子器件具有几种应用，包括磁场传感器和磁性随机存取存储器(MRAM)。S.A.Wolf等在Science，卷294，第1488到1495页(2001)中的“SpintronicsA Spin-basedElectronics Vision for the Future”给出了基于自旋的电子器件及应用的回顾。
在早期的自旋子器件中，铁磁性材料通常包含金属，诸如铁(Fe)、钴(Co)或者镍(Ni)、或其合金。然而，某些更近来的自旋子器件采用铁磁性半导体，诸如镓锰砷化物(Ga，Mn)As，H.Ohno等在Science，卷281，第951到956页(1998)中的“Making Nonmagnetic Semiconductors Ferromagnetic”中描述了这种铁磁性半导体。
基于铁磁性半导体的器件已经显示了强磁电阻效应。
例如，PhysicAl Review Letters，卷91，p216602(2003)上由C.Ruster等发表的“Very Large Magnetoresistance in LaterAl Ferromagnetic(Ga，Mn)AsWires with Nanoconstrictions”中描述了一种呈现隧道磁电阻(TMR)的结构。该结构从在半绝缘GaAs上形成19nm厚的Ga0.976Mn0.024As层来构造，通过蚀刻而横向确定，以形成通过窄缩部分连接到两边中每一边上的导线的岛状区域。
PhysicAl Review Letters，卷93，p117203(2004)上由C.Gould等发表的“Tunneling Anisotropic MagnetoresistanceA spin-vAlue like tunnelmagnetoresistance using a single magnetic layer”中描述了一种显示类自旋阀效应的器件。该器件包含一柱状物，所述柱状物由铝氧化物(AlOx)隧道阻挡层上的钛/金(Ti/Au)金属接触构成，所述铝氧化物隧道阻挡层置于于半绝缘GaAs上形成的70nm厚的Ga0.94Mn0.06As层上。这个实验性器件中的强各向异性滞后效应可归因于由在单个铁磁性层中的强自旋轨道耦合所引起的隧道各向异性磁电阻(TAMR)。
发明内容
本发明设法提供一种导电控制器件，例如用在存储器和/或逻辑电路中，或者用作磁性传感器。
根据本发明的第一方面，提供一种导电控制器件，包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域、具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域、置于第一和第二铁磁性区域之间、用于磁性地使第一及第二铁磁性区域分开的结区域、以及用于向结区域施加电场以控制结区域内电荷载流子浓度的栅极。
因而，所述栅极可用于耗尽或者累积结区域中的电荷载流子以形成隧道阻挡层或者导电通道，从而分别提供读和写状态。
所述器件可包含具有高于第二铁磁性区域的矫顽磁力的第三铁磁性区域、置于第二和第三铁磁性区域之间的另一个结区域、以及用于向另一个结区域施加电场以改变该结区域内电荷载流子浓度的另一个栅极。
所述器件可包含另一个栅极，用于向第二铁磁性区域施加电场。该另一个栅极可用于增加或减少第二铁磁性区域中的电荷载流子浓度，从而改变它的诸如矫顽磁力之类的磁特性。
第一和第二铁磁性区域可包含相同的材料，其可以是诸如(Ga，Mn)As之类的铁磁性半导体。结区域也可包含相同的材料。所述第一和第二铁磁性区域以及结区域可在一个层中形成。
第一铁磁性区域可以是延伸的，具有纵轴。该纵轴可定位在沿着易磁化轴的方向上。
所述器件可配置为呈现隧道各向异性磁电阻(TAMR)效应和/或隧道磁电阻(TMR)效应。
可由实质上配置在一个平面内的一层或一层的一部分来提供第二铁磁性区域。该层或者该层的一部分的厚度小于或等于10nm。第二铁磁性区域具有朝向于该层或者该层的一部分的平面之外的易磁化轴和/或朝向于该层或层的一部分的平面之内的易磁化轴。可由实质上配置在该平面内或另一个平面中的另一个层或该层的另一部分来提供第一铁磁性区域。第一铁磁性区域具有朝向于另一个层或另一个层的一部分的平面之内的易磁化轴。
根据本发明的第二方面，提供一种器件，其包含导电区域、铁磁性区域、用于连接导电区域和铁磁性区域的结区域、以及用于向该结区域施加电场以控制该结区域内电荷载流子浓度的栅极。
所述导电区域可包含非铁磁性材料或半导体材料或非铁磁性半导体材料。结区域可包含半导体材料。导电区域、结区域和/或铁磁性区域可包含相同的材料。
根据本发明的第二方面，提供了一种导电控制器件的存储器阵列。
根据本发明的第三方面，提供一种制造导电控制器件的方法，所述方法包含提供具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域，提供具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域，提供置于第一和第二铁磁性区域之间、用于磁性地使第一及第二铁磁性区域分开的结区域；以及提供用于向结区域施加电场以控制结区域内电荷载流子浓度的栅极。
提供结区域包含确定第一和第二结区域之间的窄缩部分。
根据本发明的第四方面，提供一种操作具有通道的导电控制器件的方法，所述导电控制器件包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域、具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域、置于第一和第二铁磁性区域之间、用于磁性地将第一和第二铁磁性区域分开的结区域；以及用于向该结区域施加电场以控制结区域内电荷载流子浓度的栅极，所述方法包含向栅极施加第一偏压以增加结区域中的电荷载流子浓度，以及驱动第一电流脉冲通过该通道，所述电流脉冲具有大于第二铁磁性区域的反向磁化的临界值的第一电流幅值。
这具有如下的优点，即无需反向第一铁磁性区域的磁化即可选择性地反向第二铁磁性区域的磁化。
该方法可包含向所述栅极施加第二偏压以减少结区域中的电荷载流子浓度，以及驱动第二电流脉冲通过该通道，所述第二电流脉冲具有小于临界值的第二电流幅值。
根据本发明的第五方面，提供一种操作具有通道的导电控制器件的方法，所述器件包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域、具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域、置于第一和第二铁磁性区域之间、用于磁性地将所述第一和第二铁磁性区域分开的结区域；以及用于向所述结区域施加电场以控制结区域内电荷载流子浓度的栅极，所述方法包含向所述第一和第二铁磁性区域施加磁场以反向第二铁磁性区域的磁化，所述磁场大于第二铁磁性区域的临界磁场，但是小于第一铁磁性区域的临界磁场。
这具有如下的优点，即无需反向第一铁磁性区域的磁化即可选择性地反向第二铁磁性区域的磁化。
现在通过例子，参考附图来描述本发明的实施例，其中从与附图一起进行的本发明的实施例的以下描述中，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见。
图1是根据本发明的导电控制器件的透视图；图2是图1所示器件的平面图；图3是沿着线A-A’而获得的图2所示器件的横截面；图4是图1所示器件中铁磁性区域的磁化的示意图；图5是用于操作图1所示器件的装置的示意图；图6示例说明了在写周期期间可以施加到图1的器件的栅偏压、电流脉冲和磁场；图7示例说明了在读周期期间可施加于图1的器件的栅偏压和电流脉冲；图8A到8D显示了制造图1所示器件的方法；图9是根据本发明的另一个导电控制器件的平面图；图10是沿着线B-B’获取的图9所示器件的横截面；图11示例说明了用作逻辑门的图1所示器件；图12示例说明了在写周期期间可以施加到图1的器件的栅偏压、电流脉冲和磁场；图13示例说明了在读周期期间可以施加到图1的器件的栅偏压和电流脉冲；图14是用于图11所示器件的真值表；图15是根据本发明的存储单元的示意图；图16示例说明了包括图15所示存储单元的存储器阵列的一部分；图17A和17B是分别沿着线C-C’和D-D’获取的图15所示存储单元的横截面；图18是包括驱动电路的存储器阵列的示意图；图19示例说明了向图18所示存储器阵列中的存储单元进行写入；以及图20示例说明了读取图18所示存储器阵列中的存储单元。
具体实施例器件结构参考图1、2和3，根据本发明的导电控制器件1包含延伸的导电通道2以及第一、第二和第三栅极3、4、5。
通道2包含具有较高矫顽磁力的第一和第二铁磁性区域6、7以及具有较低矫顽磁力的第三铁磁性区域8。第三铁磁性区域8通常置于第一和第二铁磁性区域6、7之间，使得第一和第二铁磁性区域6、7之间的导电经由第三铁磁性区域8而发生。因而，第一和第二固定区域6、7也用作源极和漏极区域。
第一、第二和第三铁磁性区域6、7、8由相同的铁磁性材料形成。然而，第一、第二和第三铁磁性区域6、7、8可以由不同的铁磁性材料形成，诸如铁磁性金属和铁磁性半导体。铁磁性半导体可包含一种其中掺杂磁性杂质从而变成铁磁性的半导体，并且所述磁性杂质的掺杂浓度可以改变。此外，铁磁性半导体可以掺杂其他的非磁性的杂质。替代地，铁磁性半导体可包含无须掺杂即可呈现铁磁性的半导体，其可以掺杂磁性或非磁性的杂质。
通道2包括第一和第二结区域9、10。在反向磁化可以以不同的磁场发生在第一和第三区域6、8中的意义上，第一结区域9磁性地分开第一铁磁性区域6和第三铁磁性区域8。同样地，第二结区域10磁性地分开第二铁磁性区域7和第三铁磁性区域8。第一和第二结区域9、10包含半导体材料。第一和第二结区域9、10可由相同的材料形成，并且可由与一个或多个铁磁性区域6、7、8相同的材料来形成。
铁磁性区域和结区域6、7、8、9、10位于包含铁磁性半导体的图形化的铁磁性层11中，在这个例子中所述铁磁性半导体是具有锰含量x为0.02的镓锰砷化物合金(Ga1-xMnxAs)，换句话说即Ga0.98Mn0.02As。然而，也可采用具有其他锰含量的镓锰砷化物合金，例如可以使用x＝0.06。此外，可以使用用其他铁磁性半导体，诸如(In，Mn)As、(Ga，Mn)P、(Ga，Mn)N或Ge1-yMny。在这个例子中，所述图形化的铁磁性层11具有10nm的厚度。然而，铁磁性层11可以更薄，例如3nm或5nm，或者更厚。
利用铁磁性半导体而不是铁磁性金属或合金可具有以下优点，即栅极可用于向铁磁性材料施加电场以改变电荷载流子的密度和/或分布，所述电荷载流子调节磁序而变更铁磁性材料的磁特性。它还具有以下的优点，即因为用于铁磁性半导体中自旋扭矩(spin-torque)反向磁化的临界电流密度通常比铁磁性金属中低两到三个数量级，所以降低了功率消耗。
图形化的铁磁性层11位于一个共同扩展的绝缘层12上面，该绝缘体层12包含绝缘体，所述绝缘体在这个例子中是铝砷化物(AlAs)。可以采用其他绝缘体。绝缘体可以是晶体的。绝缘体可以是与铁磁性半导体晶格匹配的，或与铁磁性半导体不匹配以产生有助于引起磁各向异性的应力。铁磁性层11和绝缘层12不需要是共同扩展的。例如，绝缘层12可以更大。绝缘层12位于部分蚀刻的衬底13上面，所述衬底在这个例子中包含半绝缘砷化镓(GaAs)。可以采用其他衬底，诸如硅。覆盖层14(为了清楚在图1中显示为部分地去除)共同扩展地位于图形化的的铁磁性层11上。在这个例子中，覆盖层14包含AlAs。覆盖层14和铁磁性层11不需要是共同扩展的。
特别参考图2和3，由窄缩部分15、16来确定第三铁磁性区域8以及第一和第二结区域9、10。窄缩部分15、16确定在第一侧壁17与第二，相对的侧壁18的第一和第二部分181、182之间。在平面图上，每个侧壁部分181、182提供朝向第一侧壁17的向内的凹口。可以利用其他侧壁结构，例如利用其他形状的内向弯曲和/或利用一对相对的内向弯曲，来确定窄缩部分15、16。窄缩部分15、16可以是延伸的，例如由一个窄导电通道部分来提供。
可以以其他方式来确定结区域9、10并且不需要采用窄缩部分。例如，结区域9、10可包含不同的材料或具有不同掺杂浓度的材料。
第一和第二铁磁性区域6、7通常是延伸的并且具有宽度W及长度L，使得W＜L。宽度W可以小于或等于100nm以及可以小于或等于50nm。在这个例子中，W是50nm而L是200nm。
第三铁磁性区域8可以是延伸的并且具有宽度w及长度l。宽度w可以小于W。在这个例子中，w是40nm而l是60nm。
磁性形状各向异性可用于相对于第一及第二铁磁性区域6、7的矫顽磁力，降低第三铁磁性区域8的矫顽磁力，特别是如果铁磁性区域6、7、8包含相同的材料。因而，通过将第三铁磁性区域8设置成具有与其它铁磁性区域6、7相比不同的宽长比，可将该第三铁磁性区域8配置成具有较低的矫顽磁力。所述宽长比定义为宽度与长度的比值，即w/l以及W/L。因而，第三铁磁性区域8可具有比第一和第二铁磁性区域6、7更高的宽长比。
每个窄缩部分15、16都具有小于w的宽度c。窄缩部分宽度c可以小于20nm。在这个例子中，窄缩部分宽度c是10nm。
窄缩部分15、16可具有不同的宽度。例如，第一窄缩部分15足够窄以便为器件1提供一个隧道阻挡层以呈现隧道各向异性磁电阻(TAMR)，而第二窄缩部分16可以较宽，其足够宽以便不提供隧道阻挡层，或反之亦然。因而，可以确定第三磁性区域8，但是只有一个窄缩部分15、16提供隧道阻挡层。
第一和第二栅极3、4分别控制第一和第二结区域9、10中的电荷载流子浓度以便在导电和绝缘状态之间切换结区域9、10，最好是分别在欧姆状态和隧道效应状态之间切换。
在这个例子中，第一和第二栅极3、4通常是与结区域9、10处于同一平面中并且与结区域9、10横向地隔开，并且配置为接近于第一侧壁17以便提供一种侧选通结构。因而，第一和第二栅极3、4将相应的电场19、20穿过第一侧壁17施加到第一和第二结区域9、10中。然而，可以采用其他选通结构。例如，每个侧栅极3、4可包含一对相对的侧栅极，其往往被称为“分栅”。每个栅极3、4可另外或替代地包含位于结区域9、10上面的顶部栅极和/或位于结区域9、10之下的底部栅极。可以由电介质层(未显示)把栅极3、4与结区域9、10分隔开。
在所述侧选通结构中第一和第二栅极3、4与第一和第二结区域9、10之间分别隔开间隔s。间隔s可以小于20nm、小于10nm或小于5nm。在这个例子中，间隔s是10nm。
在顶部栅极和/或侧栅极结构中，栅极3、4与结9、10之间的间隔可以由中间绝缘体(未显示)的厚度来确定，所述中间绝缘体例如包含诸如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)之类的非晶绝缘材料，或诸如(Ga，Mn)As的AlAs之类的绝缘结晶材料。中间绝缘体最好足够厚以防止至少在典型栅压时的隧道效应或击穿。绝缘体的厚度可以小于20nm并可以小于10nm。绝缘体的厚度可以小于6或5nm，但是高于2或3nm。
可以基于所施加电场19、20的幅值以及在栅极3、4与结9、10之间的间隙或隔离绝缘体(未显示)的击穿电场的幅值而选择间隔。
第三栅极5设置为对第三铁磁性区域8的侧栅极以控制第三铁磁性区域8中的电荷载流子密度并从而变更矫顽磁力。这可以有下列优点，即它可以降低反向磁化所需的电流和/或磁场，从而降低功率消耗。它还可以有下列优点，即它可在器件用作磁场传感器时用于增加或降低器件的敏感性。
第三栅极5通常与第三铁磁性区域8处于同一平面中并且与第三铁磁性区域8横向地隔开，并接近于第二侧壁18而设置以便提供一种侧选通结构。因而，第三栅极5将电场21穿过第二侧壁18施加到第三铁磁性区域8中。然而，可以采用其他选通结构。例如，第三栅极5可包含一对相对的侧栅极。第三栅极5可另外或替代地包含位于自由区域8上的顶部栅极和/或位于第三铁磁性区域8之下的底部栅极。顶部或底部栅极结构可具有下列优点，即能够向电场暴露第三铁磁性区域8的较大面积或体积，从而提供对铁磁性区域8的磁特性的更大控制，诸如矫顽磁力。稍后更详细地描述顶部栅极结构。
在侧选通结构中，第三栅极5与第三铁磁性区域8之间隔开了间隔s′。间隔s′可以小于20nm、小于10nm或小于5nm。在这个例子中，间隔s′是10nm。
在顶部栅极和/或侧栅极结构中，栅极5与第三铁磁性区域8之间的间隔可由中间绝缘体(未显示)的厚度来确定，所述中间绝缘体例如包含非晶的或晶体的绝缘材料，如上所述。绝缘体的厚可以小于20nm并可以小于10nm。绝缘体的厚可以小于6或5nm，但是高于2或3nm。
可基于所施加电场21的幅值以及在栅极5与第三铁磁性区域8之间的间隙或间隔绝缘体(未显示)的击穿电场的幅值而选择间隔。
栅极3、4、5位于图形化的铁磁性层11中，并且位于绝缘层12和衬底13之上，并且位于覆盖层14之下。
可以采用非铁磁性区域代替第一铁磁性区域6，诸如非铁磁性、半导体区域。可以忽略第二铁磁性区域7，或者作为替代可以采用非铁磁性区域。包含导电区域、铁磁性区域、用于电学地耦合导电区域和铁磁性区域的结区域以及用于控制结区域内电荷载流子浓度的栅极的器件可用作磁性传感器。磁化强度在这例子中，第一、第二和第三铁磁性区域6、7、8是由(Ga，Mn)As形成的。(Ga，Mn)As中的铁磁性作为巡回空穴和固定Mn离子之间的交换作用而出现。因而，改变电荷载流子的浓度可以改变器件1的磁特性，甚至可以抑制磁序。
铁磁性区域6、7、8可以每个包含各自的单个磁畴。通过将区域6、7、8配置成具有小于给定尺寸的尺寸，典型地约为1到10μm的数量级，可将区域6、7、8设置为具有单个磁畴。
参考图4，显示了第一、第二和第三铁磁性区域6、7、8及其相应的磁化22、23、24的示意图。
第一、第二和第三铁磁性区域6、7、8在层11的平面中磁化，并且具有相应的磁化22、23、24。然而，一个或多个铁磁性区域6、7、8可以在层11的平面之外磁化，例如垂直于层11的平面。例如，第一和第二铁磁性区域6、7可以在层11的平面中磁化，而第三铁磁性区域8可以在层11的平面之外被磁化，或者反之亦然。
GaAs上所形成的(Ga，Mn)As薄膜由于晶格不匹配而受到压缩应力，并在低温(在这种情况下，约4.2°K以下)下呈现双轴各向异性，所述双轴各向异性具有沿着[100]和
结晶方向的易磁化轴。因而，通常，每种沿着[100]、
、[-100]或[-010]结晶方向定位的磁化都具有相同的各向异性能。
然而，例如由于形状或者应力可以引入进一步的各向异性，所述形状或者应力可以引起易磁化轴移动和/或打破4重简并，从而使得沿着一个易磁化轴向的定位在能量方面优选于另一个易磁化轴。
第三铁磁性区域8沿着纵轴25延伸以便引入形状各向异性。第一和第二铁磁性区域6、7也可以沿着轴25延伸。在这个例子中，沿着[100]结晶方向26来定位纵轴25。然而，纵轴25也可以沿着
结晶方向27来定位。
在较高的接近于居里温度(Curie temperature)的温度时，GaAs上所形成的(Ga，As)Mn也呈现单轴各向异性，所述单轴各向异性具有沿着[110]结晶方向的易磁化轴。因而，纵轴25也可以沿着[110]结晶方向28来定位。
可将易磁化轴配置成朝向平面外的方向。GaMnAs中平面外的各向异性可通过在GaMnAs膜中引入拉伸应力，例如通过在InGaAs上生长GaMnAs膜，或通过降低GaAs上生长的GaMnAs膜中的空穴浓度而获得。因而，通过向使用第三栅极5对第三铁磁性区域8施加电场，第三铁磁性区域8选择性地呈现出朝向平面外的磁各向异性，同时第一和第二铁磁性区域6、7仍然呈现朝向平面内的磁各向异性。这可以导致更大的TAMR效应。
如果采用不同的铁磁性材料，那么易磁化轴可能不同。
在这个例子中，易磁化轴处于层11的平面中。当不施加外部磁场或者电流时，磁化22、23、24沿着易磁化轴26、27之一来定位。然而，如果以不同于磁化方向的方向来施加外部磁场，那么磁化22、23、24的方向可从一个易磁化轴26、27切换到另一个易磁化轴26、27。此外，如果施加足够强的电流以影响自旋扭矩，那么磁化24的方向可从一个易磁化轴26、27切换到另一个易磁化轴26、27。
如图4所示，当磁化24对准易磁化轴26、27之一时发生较高的电阻状态。在这个例子中，当磁化24沿着第一易磁化轴26，即沿着[100]结晶方向存在时，则发生比较低的电阻状态，而当磁化24沿着第二易磁化轴27即沿着
结晶方向存在时，则出现比较高的电阻状态。
在这个例子中，器件的纵轴25对准[100]结晶轴26。当第三铁磁性区域8的磁化24沿着平行于电流的[100]方向定位时，器件处于低电阻状态。当磁化强度沿着垂直于电流的
方向定位时，器件1处于高电阻状态。
虽然器件1可以利用TAMR效应，但是它不需要这样做。作为替代，器件1可以利用其他效应，诸如隧道磁电阻效应(TMR)，其中器件电阻取决于第三铁磁性区域8的磁化方向24相对于第一和第二铁磁性区域6、7的磁化方向22、23的方向。
即使铁磁性区域6、7、8由相同的材料组成，仍可例如通过选择性地加工成形第三铁磁性区域8以具有给定几何形状，在这个例子中通过较小的延伸，而将第三铁磁性区域8配置成具有较低的矫顽磁力。另外或者替代地，可采用降低矫顽磁力的其他技术，例如通过由蚀刻使区域8变薄或者通过离子注入在自由区域8中引入损伤或者它们的组合。
因为第三铁磁性区域8具有低于第一和第二区域6、7的矫顽磁力，所以它的磁化24的反向发生在低于另两个铁磁性区域6、7的磁化22、23的反向的临界磁场。因而，可以施加这样一个磁场，所述磁场高于第三铁磁性区域8的临界磁场，但是低于第一和第二铁磁性区域6、7的临界磁场。当施加像这种的电场时，可以切换第三铁磁性区域8的磁化24，同时第一和第二铁磁性区域6、7的磁化22、23保持定向在相同的各自的方向上。可以这样利用这种行为，在正常操作期间，第一和第二铁磁性区域6、7提供具有固定方向磁化22、23的区域，而第三铁磁性区域8提供具有可以反转方向的磁化24的区域。因而，第一和第二铁磁性区域6、7每个均可称为“固定”或“钉住”区域，而第三铁磁性区域8可以认为是“自由”区域。为了方便起见，第一和第二铁磁性区域6、7以下简称为第一和第二固定区域6、7，而第三区域8以下简称为自由区域8。
如上所述，如果施加足够强的电流，那么磁化24的方向可从一个易磁化轴26、27切换到另一个易磁化轴26、27。这可能是因为磁畴壁上的自旋扭矩动作，它将引起所述壁穿过自由区域8。
第一和第二固定区域6、7的磁化22、23定位在相同的方向上。这可以通过施加一个高于第一和第二固定区域6、7的临界磁场的磁场而实现。
与传统的自旋子器件相比，器件1具有几个优点。
例如，传统的自旋子器件通常采取包含复杂多层结构的垂直堆叠的形式，其中各层具有固定功能。然而，器件1可以认为是较简单的结构，其中器件1的不同部分具有不同功能并且可以进行调节。例如，结区域9、10可以起隧道阻挡层的作用，提供畴壁钉住和/或作为畴壁的晶核形成区域。可以改变第三铁磁性区域8的磁特性，诸如磁各向异性和矫顽磁力。
器件工作参考图5，用于操作导电控制器件1的装置29包括用于驱动电流脉冲I穿过通道2的电流源30和可选择的串联电阻器31，用于分别向第一、第二和第三侧栅极3、4、5施加第一、第二和第三栅压VG1、VG2、VG3的第一、第二和第三电压源32、33、34，用于测量第一和第二固定区域6、7之间的电压降VSD，从而确定器件1是否处于高或低电阻性状态的电压计35。
也可以提供用于产生磁场Bext的源36。源36可以包含电感器(未显示)，诸如导线、回路或线圈，以及用于驱动电流穿过电感器的源极(未显示)。电感器(未显示)可置于接近于器件1(图1)的衬底13(图1)上。
器件1可用于存储数据和/或感测磁场。
现在参考图5到7描述向器件1写数据和从器件1中读数据的流程。
冷却器件1到铁磁性材料的居里温度Tc以下。在这个例子中，Ga0.98Mn0.02As的居里温度约48°K，并且器件冷却到4.2°K。其他铁磁性材料可能具有较高的居里温度，因此基于这些材料的器件可以在较高的温度中工作。
特别参考图6，在写流程中，第一和第二电压电源32、33可以每个向第一和第二栅极3、4施加偏压37、38，即VG1＝VG2＝-V1，以便增加结区域9、10中的电荷载流子浓度，从而降低结区域9、10的电阻以便它们导电，最好是象欧姆导体那样。结9、10足够的导电以呈现电流引起的磁化反向。
在这个例子中，|VG1|和|VG2|为1V的数量级。然而，这些可以通过常规实验得到。
在(Ga，Mn)As中，电荷载流子输运是空穴为主的。因而，将负偏压施加到第一和第二栅极3、4以增加结区域9、10中的电荷载流子浓度。然而，如果使用其中电荷载流子输运是电子为主的铁磁性半导体，那么将正偏压施加到栅极3、4。
第三电压源34可向第三栅极5施加偏压39，即VG3＝V2，从而减小铁磁性岛状区域8上的电荷载流子浓度，从而降低矫顽磁力。
在这个例子中，|VG3|为1V的数量级。然而，这些可以通过常规实验得到。
电源30驱动具有幅值IC的电流脉冲40，即ISD＝IC，所述幅值IC高于铁磁性岛状区域8的临界电流。电流脉冲或者加强现有的磁化24(图4)或者例如通过将磁化转90°而将磁化24反向(图4)。通过选择电流脉冲的极性可以获得磁化24的给定方向。电流脉冲40具有持续时间Δt1。持续时间Δt1可能小于或等于100ns、10ns或1ns。在这个例子中，持续时间Δt1是100ps。
对于铁磁性金属，典型临界电流密度约为107Acm-2，而对于铁磁性半导体，典型临界电流浓度约为104Acm-2或105Acm-2。然而，通过常规实验可以得到反向磁化所需的电流脉冲40的幅值和最小持续时间，例如通过以逐渐增高的电流密度和/或更短的持续时间驱动电流脉冲并测量电阻。
磁场源36可以施加磁场脉冲41以协助电流脉冲40。然而，磁场源36可以施加恒磁场以偏置自由区域8。因而，具有较低幅值的电流脉冲40可用于反向磁化。磁场源36可以是电感源或永磁体。
特别参考图7，在读流程中，第一和第二电压电源32、33可以每个向第一和第二栅极3、4施加偏压42、43，即VG1＝VG2＝V3，从而耗尽结区域9、10中的电荷载流子，最好是形成隧道阻挡层。形成至少一个隧道阻挡层具有这样的优点，即器件1可以采用具有高磁电阻的TAMR效应。在这个例子中，因为输运是空穴为主的，所以施加正偏压以降低结区域9、10中的电荷载流子浓度。
在这个例子中，V3为1V的数量级。然而，通过常规实验可以得到耗尽结区域9、10中电荷载流子所需的偏压，例如通过增加栅偏压并且测量源漏特性。
第三电压源34或者向第三栅极5施加零偏压44，即VG3＝0，或者让第三栅极5浮动。
电流源30驱动具有幅值IP的测量或探测电流脉冲45，即ISD＝IP＜IC，其比铁磁性岛状区域8的临界电流更低。电流脉冲40具有持续时间Δt2。探测脉冲可以比写脉冲更长，就是说Δt2＞Δt1；可以是近似相同的持续时间，即Δt2≈Δt1；或者可以比写脉冲更短，即Δt2＜Δt1。持续时间取决于器件1的RC值和/或电压计36的灵敏性。持续时间Δt2可以小于等于100ns、10ns或1ns。在这个例子中，持续时间Δt2是1ns。
可以使IP的幅值尽可能低，同时仍然使得可以进行电压测量。可以通过常规试验确定IP的值。
随着驱动探测电流脉冲45穿过器件1，穿过器件1而形成的电压降由电压计35来测量的。
如果器件1处于高电阻状态，那么将测量对应于较高电压降的较大脉冲46H。如果器件1处于低电阻状态，那么将测量对应于较低电压降的较小脉冲46L。
器件制造现在参考图8A到8D描述制造器件1的方法。
参考图8A，使用半绝缘(001)晶向的GaAs的晶片作为衬底13’，并且载入分子束外延(MBE)系统(未显示)。
由MBE以传统方式在衬底13’上形成未掺杂AlAs层12’。AlAs层12’厚度为10nm。然而AlAs层12’可能更薄，例如5nm，或者它可以更厚，例如在20和50nm之间。
通过低温MBE在AlAs层12’上形成Ga0.98Mn0.02As层11’，例如由R.Campion等在JournAl of CrystAl Growth，volume 247，p42(1303)所描述的。Ga0.98Mn0.02As层11’厚度为10nm。然而，Ga0.98Mn0.02As层11’可以更薄，例如3nm或5nm，或者可以更厚。可以以例如p-型掺杂剂掺杂Ga0.98Mn0.02As层11’，诸如铍(Beryllium，Be)。
如前面所阐明的，可以采用其他铁磁性材料。尤其，可以采用其他铁磁性半导体。
AlAs层12’有助于电学地从衬底13’隔离Ga0.98Mn0.02As层11’，并且有助于向Ga0.98Mn0.02As层11’提供明确的下部界面47。
通过MBE在Ga0.98Mn0.02As层11’上形成AlAs层14’。覆盖层的厚度是5nm。覆盖层14’有助于限制Ga0.98Mn0.02As层11’的氧化以及有助于向Ga0.98Mn0.02As层11’提供明确的上部界面48。
利用调制掺杂可增加Ga0.98Mn0.02As层11’内的载流子浓度。例如，可以例如用p型掺杂剂掺杂绝缘AlAs层12’或者覆盖层14’，所述p型掺杂剂诸如Be。另外地或者替代地，可以在紧接在铁磁性半导体之下或紧接在铁磁性半导体之上提供包含例如GaAs、AlGaAs或者AlAs的附加层(未显示)，掺杂所述铁磁性半导体以增加电荷载流子浓度。
包含衬底13’并且具有叠加了淀积的层11’、12’、14’的晶片从反应器(未显示)中取出并且处理。这可能包括将晶片分割成较小的芯片。
可利用光刻和湿蚀刻以一种公知的方式来确定用于电学上隔离晶片(或者芯片)的不同区域的台式结构(未显示)以及用于电学上将器件1连接到焊盘区域(未显示)的引线(未显示)。可以在隔离区中制造器件，如现在将描述的参考图8B，将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形式的电子束光阻(未显示)施加到覆盖层14’的上表面49上。将晶片(或者芯片)载入到电子束光刻系统(未显示)中来曝光。图形包含图2所示图形的负像。
从电子束光刻系统(未显示)中取出晶片(或者芯片)，并且利用水和基于异丙醇(IPA)的显影剂将晶片(或者芯片)显影以去除光阻的曝光区域(未显示)并留下图形化的光阻层50作为蚀刻掩模。
参考图8C，将晶片(或者芯片)放在活性离子蚀刻(RIE)系统(未显示)中。利用各向异性四氯化硅(SiCl4)蚀刻51将层11’、13’、14’的未掩蔽部分51、52干法蚀刻掉。在这个例子中，蚀刻51延伸到衬底13’中。可以采用诸如Cl2之类的其他RIE蚀刻。可以采用诸如离子束研磨之类的其他干蚀刻法。另外地或者替代地，可以采用湿蚀刻。
从RIE系统(未显示)中取出所述晶片(或者芯片)，以及利用丙酮除去所述图形化的光阻层50。图8D显示了对应的结构。
其他的处理步骤可包括向自由区域8(图2)中引入损伤。这可以包括在电子束光阻层(未显示)中的自由区域8(图2)上打开一个窗口(未显示)以及用离子束来全范围地扫描器件1(图1)。替代地，所述处理包含用离子束(未显示)选择性地扫描自由区域8(图2)。
铁磁性材料的居里温度可以通过退火来提高，例如由Edmond等在PhysicAl Review Letters，92，p.037201(2004)所描述的那样。
如上所述，在某些实施例中，可采用非铁磁性区域代替第一铁磁性区域6。
可以这样来制造包含导电区域和铁磁性区域的器件，即通过淀积第一层材料，诸如铁磁性半导体材料，图形化第一层，例如形成第三铁磁性区域，然后淀积第二层材料，例如非铁磁性半导体材料，其可覆盖图形化的的第一层上，并且图形化第二层，例如形成非铁磁性区域。由第一和第二材料之间的至少一个界面区域来提供结区域。
可以这样来制造包含导电区域和铁磁性区域的器件，即通过淀积一个材料层并且选择性地注入杂质以形成给定类型的区域。例如，制造方法可以包含淀积一层非铁磁性材料，诸如GaAs，并且选择性地注入磁性掺杂剂，诸如Mn，以形成第三铁磁性区域。替代地，制造方法包含淀积一层铁磁性材料，诸如(Ga，Mn)As，并且选择性地注入掺杂剂，诸如Si，以损伤铁磁性区域和/或以提供补偿的半导体，从而在第一铁磁性区域的位置形成非铁磁性区域。由注入和未注入区域之间的至少一个界面区域来提供结区域。
替换栅极结构参考图9和10，除了侧栅极5(图1)由顶部栅极5’来替代之外，改进器件1’类似于在前描述的器件1(图1)，所述顶部栅极5’在自由区域8上位于覆盖层14之上。顶部栅极5’包含非铁磁性导体，诸如金属或者半导体。
在这个例子中，顶部栅极5’从所蚀刻的衬底13延长到覆盖层14上。在淀积非铁磁性导体5’之前淀积额外的绝缘层54，以便在导体5’延伸到侧壁部分183上时将铁磁性区域8与导体5’隔离。然而，可以在侧壁部分183上提供单独的侧绝缘层(未显示)。从而，可以忽略所述附加绝缘层54。可以采用其他选通结构。例如，可以采用下底部栅极。
逻辑门在传统的微处理器中，逻辑门通常不存储它们已经输出的数据。因而，一旦一个逻辑门或一组逻辑门已经执行逻辑运算并提供输出，则输出通常保存在单独的存储器中。存储输出的额外步骤阻碍了计算性能。
相反，器件1不仅可以作为逻辑门工作，还可以存储运算输出，无需在单独的存储器中存储输出。
参考图11，按照具有输入端A、B和T以及输出VR的逻辑门来呈现图4所示的器件1。
输入端A可操作地连接到第三栅极5并控制磁化反向。输入端B可操作地连接到电阻31，以驱动写或读电流脉冲穿过电阻31和器件1。输入端T可操作地连接到第一和第二栅极3、4，以设置器件1来写入或读取。在器件1和电阻31之间取得输出VR。
在这个例子中，输入端A、B、T由源30、32、33、34(图5)来提供。然而，也可以由其他逻辑门(未显示)或控制元件(未显示)来提供输入端。
参考图12，为了将器件1切换到“写”状态，施加输入T＝0。这是通过向第一和第二栅极3、4提供VG1＝VG2＝-V1来实现的，如前面的描述。
通过分别向第三栅极5提供VG3＝V2或VG3＝-V2而施加输入A＝0或A＝1。
以与前面所述相似的方式，通过不施加电流脉冲或施加具有幅值IC的双脉冲通过器件1而施加输入B＝0或B＝1。
参考图13，为了将器件1切换到“读”状态，施加输入T＝1。这是通过向第一和第二栅极2、3提供VG1＝VG2＝V1来实现的，如前面的描述。
通过施加具有幅值IP的电流脉冲通过器件1并且测量跨过器件的偏压VR而读取输出VR，如前面所描述的。
参考图14，显示了用于器件1的真值表。
通过在写入A和B并测量VR之前重置VR为“0”来实现逻辑“AND”。通过在写入A和B并测量VR之前重置VR为“1”而实现逻辑“NAND”。通过写入A＝1和B＝1而实现逻辑“CNOT”。
磁随机存取存储器阵列参考图15，根据本发明的磁性随机存取存储器(MRAM)单元55包含延伸的导电通道56和栅极57。除了作为组成部件的存储单元55不需要具有第二固定区域7、第二结区域10、相应的结栅极4和“矫顽磁力调节”栅极5之外，存储单元55类似于在前描述的导电控制器件1。然而，如稍后将更详细地描述的，可以以固定和自由区域的交错序列在一行中设置存储单元55，其中相邻的铁磁性区域由中间结区域隔开。
通道56包含具有较高矫顽磁力和较低矫顽磁力的铁磁性区域58、59。铁磁性区域58、59由图形化的层67(图17A)中的相同的铁磁性材料组成。然而，铁磁性区域58、59可以由不同的铁磁材料形成，诸如铁磁性金属和铁磁性半导体。
通道56包括结区域60，所述结区域60磁性地分开铁磁性区域58、59。
结区域60由第一侧壁62和第二相对侧壁63的一部分631之间的窄缩部分61来确定。从平面上看第二侧壁部分631提供了朝向第一侧壁24的向内的凹口。
参考图16，显示了存储器阵列64(图17)的一部分64’。
存储器阵列64’包括存储单元55的阵列。每个存储单元55具有6F2的单位单元尺寸，其中F是特征尺寸。每个单元55通过栅极线65和电流线66来寻址。
参考图17A，铁磁性区域和结区域58、59、60位于包含铁磁性半导体的图形化的铁磁性层67中，在这个例子中所述铁磁性半导体是具有锰浓度x为0.02的镓锰砷化物合金(Ga1-xMnxAs)，即Ga0.98Mn0.02As。
图形化的铁磁性层67位于共同扩展的包含绝缘体的绝缘层68之上，尽管可以采用其他绝缘体，在这个例子中绝缘体是砷化铝(AlAs)。绝缘体可以与铁磁性半导体晶格匹配或晶格不匹配。绝缘层68位于部分蚀刻的衬底69上，所述部分蚀刻的衬底69包含半绝缘砷化镓(GaAs)。包含AlAs的覆盖层70位于所述图形化的铁磁性层67之上。
电流线66包含诸如金属或重掺杂半导体之类的导体。电流线66可以是非铁磁性的。如果电流线66包含金属并且如果铁磁性材料是半导体，那么电流线66也可以用作欧姆接触。为了形成欧姆接触处理可以包括退火。在这个例子中，电流线66包含作为到Ga0.98Mn0.02As的欧姆接触的金/锌(Au/Zn)合金以及叠加的金层(Au)。所述金/锌层厚度为50nm而金的厚度是200nm。然而，可以采用其他的层厚度。
参考图17B，栅极和电流线65、66借助于中间的绝缘层71而电学上隔离。中间绝缘层71可以是晶体的或非晶的。在这个例子中，绝缘层71包含二氧化硅(SiO2)。然而，可以采用其他的绝缘材料，诸如氮化硅(Si3N4)。在栅极线65之前淀积绝缘层71。
栅极线65包含诸如金属或重掺杂半导体之类的导体。栅极线65可以是非铁磁性的。在这个例子中，栅极65包含钛(Ti)粘附层和叠加的金(Au)层。钛的厚度为20nm而金的厚度是200nm。然而，可以采用其他的层厚度。
可以不同于图16、17A和17B所示的来配置存储器阵列64。例如，可以在具有图形化的铁磁性层67的平面内形成栅极线65，诸如可以按照与前面所描述的器件1相类似的方式，从与图形化的铁磁性层67相同的铁磁性材料来形成所述栅极线65。特别是如果所述栅极线65是在图形化的铁磁性层67的平面内形成的情况下，电流线66可以在栅极线65之上形成。如前面所描述的，可以采用表面或下面栅极结构代替侧栅极结构。
替代地，可以在铁磁性层67之下形成所述电流线66，例如通过在绝缘层68上淀积导电层(未显示)，将所述层(未显示)图形化为条状(未显示)，并在导电和绝缘材料的条纹上淀积铁磁性层。然后图形化铁磁性层以形成图形化的层67并且确定栅极线66。可以在相同的或不同的处理步骤进行铁磁性层的图形化和栅极线的确定。
参考图18，存储器阵列64由行解码器72和列解码器73来控制。
行解码器72从栅极线651、65i-1、65i、65i+1、65n中选择出一条栅极线以从存储单元551，1、551，j-2、551，j-1、551，j、551，j+1、551，j+2、551，m、55i-1，1、55i-1，j-2、55i-1，j-1、55i-1，j、55i-1，j+1、55i-1，j+2、55i-1，m、55i，1、55i，j-2、55i，j-1、55i，j、55i，j+1、55i，j+2、55i，m、55i+1，1、55i+1，j-2、55i+1，j-1、55i+1，j、55i+1，j+1、55i+1，j+2、55i-1，m、55n，1、55n，j-2、55n，j-1、55n，j、55n，j+1、55n，j+2、55n，m中寻址一行存储单元，并且以偏压VL、VM或VH施加选择信号以选择三个不同的通道导电模式。
具有偏压VL的选择信号增加结区域60中的电荷载流子浓度，因而降低结区域60的电阻使得它们导电，最好是作为欧姆电导。具有偏压VM的选择信号降低结区域60中的电荷载流子浓度使得结区域60耗尽。具有偏压VH的选择信号降低结区域60中的电荷载流子浓度使得结区域60强耗尽，即当施加偏压VH时的耗尽区比当施加VM时的耗尽区更大。VM和VH是与VL是反极性的。如前面所阐述的，可以通过常规试验得到值。
列解码器73可以从电流线661、662、66j-2.、66j-1、66j、66j+1、66j+2、66j+3、66m、66m+1中选择一对相邻的电流线来驱动具有高于较低矫顽磁力铁磁性区域59的临界电流，但是低于较高矫顽磁力区域58的临界电流的幅值|IH|的写电流脉冲，或者具有低于较低矫顽磁力区域59的临界电流的幅值|IM|的读电流脉冲。根据写电流脉冲的极性写入“0”或“1”。
参考图19，示例说明了写处理期间的存储器阵列64的部分64’。
将具有偏压VL的写选择信号74施加到行i，即栅极线65i，同时将具有偏压VH的保持信号75施加到其他行，包括栅极线65i-1、65i+1。因而，行i中的存储单元55i，j-1、55i，j、55i，j+1的结60具有较低电阻，而其他行i-1、i+1中的存储单元55i-1，j-1、55i-1，j、55i-1，j+1、55i+1，j-1、55i+1，j、55i+1，j+1的结60具有较高电阻。
驱动写电流脉冲76通过列j和j+1，即电流线66j、66j+1。电流脉冲76以足够高的电流密度经过存储单元55i，j以设置磁化。由于这些器件中的结60处于高电阻状态，所以同一列j中的其他存储单元55i-1，j、55i+1，j不会被设置。如前面所阐述的，写电流脉冲76的持续时间小于100ns、10ns或1ns。在这个例子中，持续时间大约1ns。
参考图20，示例说明了读流程期间的存储器阵列64的部分64’。
将具有偏压VM的读选择信号77施加到行i，即栅极线65i，同时仍然将具有偏压VH的保持信号75施加于其他行，包括栅极线65i-1、65i+1。因而，行i中的存储单元55i，j-1、55i，j、55i，j+1的结60具有低电阻，而其他行i-1、i+1中的存储单元55i-1，j-1、55i-1，j、55i-1，j+1、55i+1，j-1、55i+1，j、55i+1，j+1的结60具有高电阻。
驱动读电流脉冲78通过列j和j+1，即电流线66j、66j+1。电流脉冲74以足够高的电流密度通过存储单元55i，j以设置磁化。由于这些器件中的结60处于高电阻状态，所以同一列j中的其他存储单元55i-1，j、55i+1，j不被设置。
由列解码器73(图18)测量电流线66j、66j+1两端的产生的电压Vs以确定该单元是否处于例如相应于“0”的高电阻状态或相应于“1”的低电阻状态。
应当理解的是，可对上文中所描述的实施例作出许多修改。所述器件不必是如前面所描述的横向器件，而可以是垂直器件，诸如柱状物。
所属领域技术人员应该进一步理解，虽然在本发明实施例上做出了上述描述，但是本发明不局限于此，在不脱离本发明的精神和附加权利要求范围的情况下可作出各种改变和修改。
权利要求
1.一种导电控制器件，包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域；具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域；置于第一和第二铁磁性区域之间的结区域，用于磁性地分开所述第一和第二铁磁性区域；以及栅极，用于向结区域施加电场以控制结区域内的电荷载流子浓度。
2.根据权利要求1的所述的器件，包含第三铁磁性区域，其具有高于第二铁磁性区域的矫顽磁力；置于第二和第三铁磁性区域之间的另一个结区域；以及另一个栅极，用于向另一个结区域施加电场以改变结区域内的电荷载流子浓度。
3.根据权利要求1或2所述的器件，进一步包含另一个栅极，用于向第二铁磁性区域施加电场。
4.根据上面任何一个权利要求的所述的器件，其中第一和第二铁磁性区域包含相同的材料。
5.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中第一和第二铁磁性区域和结区域包含相同的材料。
6.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中第一和第二铁磁性区域和结区域形成在一层中。
7.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中第一和第二铁磁性区域包含铁磁性半导体。
8.根据权利要求7所述的器件，其中铁磁性半导体包含(Ga，Mn)As。
9.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中结区域包含半导体材料。
10.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中第一铁磁性区域是延伸的并具有纵轴。
11.根据权利要求10所述的器件，其中所述纵轴定位在沿着易磁化轴的方向上。
12.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中，器件配置为呈现隧道各向异性磁电阻(TAMR)效应。
13.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中，器件配置为呈现隧道磁电阻(TMR)效应。
14.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中由实质上设置在一个平面中的一层或一层的一部分来提供第二铁磁性区域。
15.根据上面任何一个权利要求所述的器件，其中所述层或层的一部分的厚度小于或等于10nm。
16.根据权利要求14或15所述的器件，其中第二铁磁性区域具有朝向于层或层的一部分的平面之外的易磁化轴。
17.根据权利要求14、15或16所述的器件，其中第二铁磁性区域具有朝向层或层的一部分的平面之内的易磁化轴。
18.根据权利要求14到17中任一个所述的器件，其中由实质上配置在该平面或者另一个平面中的另一层或者该层的另一个部分来提供第一铁磁性区域。
19.根据权利要求18所述的器件，其中第一铁磁性区域具有易磁化轴，该易磁化轴朝向于另一层或另一层的一部分的平面之内。
20.一种器件，包括导电区域；铁磁性区域；连接导电区域和铁磁性区域的结区域；以及用于向结区域施加电场以控制结区域内的电荷载流子浓度的栅极。
21.根据权利要求20所述的器件，其中导电区域包含非铁磁性材料。
22.根据权利要求20或21所述的器件，其中导电区域包含半导体材料。
23.根据权利要求20或22所述的器件，其中导电区域包含半导体材料。
24.根据权利要求20到23中任一个所述的器件，其中，结区域包含半导体材料。
25.根据权利要求20到24中任一个所述的器件，其中导电区域和结区域包含相同的材料。
26.根据权利要求20到25中任一个所述的器件，其中铁磁性区域和结区域包含相同的材料。
27.根据上面任一个权利要求所述的器件的存储器阵列。
28.一种制造导电控制器件的方法，所述方法包含提供具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域；提供具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域；提供置于第一和第二铁磁性区域之间的结区域，用于磁性地分开所述第一和第二铁磁性区域；以及提供用于向结区域施加电场以控制结区域内的电荷载流子浓度的栅极。
29.根据权利要求28所述的方法，其中提供结区域包含确定第一和第二结区域之间的窄缩部分。
30.一种操作具有通道的导电控制器件的方法，所述导电控制器件包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域，具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域，置于第一和第二铁磁性区域之间、用于磁性地分开所述第一及第二铁磁性区域的结区域；以及用于向结区域施加电场以控制结区域内电荷载流子浓度的栅极，所述方法包含向栅极施加第一偏压以增加结区域中的电荷载流子浓度；以及驱动第一电流脉冲通过该通道，所述电流脉冲具有大于第二铁磁性区域反向磁化的临界值的第一电流幅值。
31.根据权利要求30所述的方法，包含向栅极施加第二偏压以降低结区域中的电荷载流子浓度；以及驱动第二电流脉冲通过通道，所述第二电流脉冲具有低于临界值的第二电流幅值。
32.一种操作具有通道的导电控制器件的方法，所述导电控制器件包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域，具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域，置于第一和第二铁磁性区域之间、用于磁性地分开所述第一及第二铁磁性区域的结区域；以及用于向结区域施加电场以控制结区域内电荷载流子浓度的栅极，所述方法包含向所述第一和第二铁磁性区域施加磁场以反向第二磁性区域的磁化，而不反向第一铁磁性区域的磁化，所述磁场高于第二铁磁性区域的临界磁场但是低于第一铁磁性区域的临界磁场。
全文摘要
一种导电控制器件，包含具有较高矫顽磁力的第一铁磁性区域、具有较低矫顽磁力的第二铁磁性区域以及置于第一和第二铁磁性区域之间的结区域。该器件还包含栅极，用于向结区域施加电场以控制结区域内的电荷载流子浓度。
文档编号H01L29/66GK1855531SQ20061006617
公开日2006年11月1日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者耶尔格·冯德里西, 伊藤显知 申请人:株式会社日立制作所