磁电器件和互连件的制作方法

背景技术：

具有非易失性的芯片上器件能够实现能量和计算效率。非易失性器件的示例是自旋转移矩磁随机存取存储器(stt-mram)。然而，stt-mram在位单元的编程(即，写入)期间存在高电压和高电流密度的问题。在stt-mram的铁磁体中切换磁化方向的过程可能是缓慢的过程。

附图说明

根据下文给出的具体实施方式并根据本公开的各实施例的附图，将更充分地理解本公开的实施例，然而，具体实施方式和附图不应被认为是将本公开限制于具体实施例，而是仅用于解释和理解的目的。

图1示出了根据一些实施例的具有多铁性材料的器件的截面，其可操作用于通过在铁磁(fm)材料和磁电(me)材料的界面处交换偏压而生成me场。

图2示出了根据本公开的一些实施例的通过组合隧道结器件和me器件而形成的三端子(3t)存储器单元的截面。

图3示出了根据本公开的一些实施例的由me器件形成的2t存储器单元的截面。

图4示出了根据本公开的一些实施例的在一个端部上具有me器件并且在另一端部上具有隧道结器件的互连件的截面。

图5a-b示出了根据本公开的一些实施例的在互连件的任一端部上具有磁电器件的互连件的截面。

图6示出了根据本公开的一些实施例的在互连件的任一端部上具有me器件的互连件的三维(3d)视图。

图7a示出了根据本公开的一些实施例的使用me器件形成的多数逻辑门的截面。

图7b示出了根据本公开的一些实施例的图7a的多数逻辑门的顶视图。

图8示出了根据本公开的一些实施例的具有环状结构的多数逻辑门的3d视图。

图9示出了根据本公开的一些实施例的混合式互连件，该混合式互连件具有两个带me器件的互连件，以使得这两个互连件由非磁导体耦合。

图10示出了根据本公开的一些实施例的混合式互连件，该混合式互连件具有两个带me器件的互连件，以使得这两个互连件由非磁导体和晶体管耦合。

图11示出了根据本公开的一些实施例的用于形成和使用具有me器件的互连件的方法的流程图。

图12示出了根据一些实施例的具有带有me器件、存储器单元和/或多数逻辑门的互连件的智能装置或计算机系统或soc(芯片上系统)。

具体实施方式

一些实施例描述了一种磁电(me)器件，与使用自旋转移矩(stt)的磁化切换相比，磁电(me)器件在低得多的能量消耗下展示出更快的切换速度。me器件使用磁电效应进行快速切换，其中me效应是电场进行的磁化感应或磁场进行的极化感应。

在一些实施例中，磁性元件由多铁性材料切换。一些实施例描述了一种使用me器件的存储器器件，me器件展示出非易失性和快速读写操作。在一些实施例中，me器件耦合到磁隧道结(mtj)器件以形成存储器单元。

一些实施例描述了一种互连件，该互连件具有基于铁磁(fm)材料的线和位于fm线的端部的me器件。在向一个端部上的me器件之一处施加输入电压时，形成畴壁(dw)，其开始沿fm线传播到互连件(或fm线)的另一端部上的另一me器件。在一些实施例中，充当输出me单元的me器件下的磁化影响输出me单元中的反铁磁序，并且从而感应出与所施加的输入电压对应的电压(即，输出电压)。

在一些实施例中，使用非磁线(例如，cu线)将fm/me互连件彼此级联或耦合，该非磁线将第一fm/me互连件的fm互连件的一个端部处的me器件耦合到第二fm/me互连件的另一fm互连件的一个端部处的me器件。在一些实施例中，晶体管耦合在第一和第二fm/me互连件之间。一些实施例描述了一种使用me器件对多个信号执行逻辑操作的多数逻辑门器件。

在以下描述中，论述了许多细节以提供对本公开的实施例的更透彻的解释。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以无需具体这些细节来实践本公开的实施例。在其他情况下，以框图形式而非详细示出了公知的结构和装置，以避免使本公开的实施例难以理解。

注意，在实施例的对应附图中，用线表示信号。一些线可以较粗，以指示更多成分的信号路径，和/或一些线可以在一端或者多端上具有箭头，以指示主要信息流动方向。这种指示并不是要进行限制。事实上，结合一个或多个示例性实施例来使用这些线有助于更容易理解电路或逻辑单元。由设计需要或偏好决定的任何所表示的信号实际上可以包括可以在任一方向上行进并且可以利用任何适合类型的信号方案来实施的一个或多个信号。

贯穿整个说明书以及在权利要求书中，术语“连接”可以表示连接的物体之间的直接电连接，而不存在任何中间装置。术语“连接”还可以表示磁性连接。例如，经由铁磁线中的畴壁(dw)传播或铁磁线中的磁性状态的连接。术语“耦合”表示连接的物体之间的直接电连接或者通过一个或多个无源或有源中间装置进行的间接连接。术语“耦合”还可以表示磁耦合。例如，经由铁磁线中的dw传播或铁磁线中的磁性状态的耦合。术语“电路”表示被布置为彼此协作以提供所需功能的一个或多个无源和/或有源部件。术语“信号”表示至少一个电流信号、电压信号、数据/时钟信号、磁dw或电磁信号。术语“一”和“所述”包括复数的引用。“在……中”的意思包括“在……中”和“在……上”

术语“缩放”通常指的是将设计(方案和布局)从一种工艺技术转换为另一种工艺技术并且随后减小布局面积。术语“缩放”通常还指的是在同一个工艺节点内缩小布局和装置的尺寸。术语“缩放”还可以指的是相对于另一个参数来调整(例如，减慢或加快——即，分别缩小或放大)信号频率。例如，通过降低生成振荡信号的电路的电源电平，可以缩小该振荡信号的频率。术语“大体上”、“接近”、“近似”、“附近”、和“大约”通常指的是在目标值的+/-20％内。

除非另作说明，否则使用顺序形容词“第一”、“第二”和“第三”等描述共同的对象，仅仅指示正在提及相似对象的不同实例，而并非意在暗示这样描述的对象必须采用时间上、空间上的给定顺序、排名或任何其它方式。

出于实施例的目的，各电路和逻辑块中的晶体管是金属氧化物半导体(mos)晶体管，其包括漏极、源极、栅极和体端子。晶体管还包括三栅极和finfet晶体管、栅极环绕柱形晶体管、隧穿fet(tfet)、方线或矩形带晶体管或实现晶体管功能的其他器件，比如碳纳米管或电子自旋器件。mosfet对称源极和漏极端子是相同的端子，并且在这里是可以交换使用的。另一方面，tfet器件具有不对称的源极和漏极端子。本领域技术人员将认识到，可以使用其他晶体管，例如，双极结型晶体管——bjtpnp/npn、bicmos、cmos、efet等而不脱离本公开的范围。术语“mn”指示n型晶体管(例如，nmos、npnbjt等)，并且术语“mp”指示p型晶体管(例如，pmos、pnpbjt等)。

图1示出了根据一些实施例的具有多铁性材料的器件的截面100，其可操作用于通过在fm材料和me材料的界面处交换偏压而生成me场。多铁性材料可以具有自发(即，剩余)电和磁极化。在一些情况下，可以使用单个me层替代多铁性层，其中单个me层自身包含电和磁极化二者。这里的器件是复合多铁性me器件。术语“复合多铁性”(也称为合成、混合或多层磁电或多铁性)一般是指me和fm层在一起。

根据一些实施例，截面100示出了me层101耦合到fm层102，以使得在如图所示地跨两层施加电压(v)时，通过在me层101和fm层102的界面处交换偏压而形成有效的磁电场(bme)。在该情况下，me层101对fm层102施加交换偏压。me层101具有如电场(e)所示的电极化或应变，而fm层102具有如磁化(m)所示的磁化。界面处的场交互(即，bme)产生器件的切换。在这里，垂直于磁化(m)的me场凭借bme的强度而呈现出进动(而非弛豫)的切换。

根据一些实施例，施加交换偏压以形成有效磁化bme的me层101可以由bifeo2、cr2o3等形成。根据一些实施例，fm层102可以由各种材料形成。例如，为了生成平面内磁化，可以使用如下材料之一形成fm层102：cofe、cofeb、co、ni、nife(坡莫合金)、terfenol-d(例如，tbxdyl-xfe2)等。为了生成平面外磁化，可以使用如下材料之一形成fm层102：copd、copt、coni多层、heusler合金(例如，co2feal、mn2ge、mn2ga)。根据一些实施例，图1的器件提供了进行有效率切换的基础。

尽管参考对fm层施加交换偏压的me层描述了各实施例，但根据一些实施例，me层可以是对fm层施加应变并使用磁致伸缩效应的压电层。在一些实施例中，me层是平面电介质，以使得在跨me层施加电压时，fm层的表面各向异性改变。在一些实施例中，除了me层101和fm层102之外，还可以添加更多层。

图2示出了根据本公开的一些实施例的通过组合隧道结器件和me器件而形成的三端子(3t)存储器单元200的截面。要指出的是，图2的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

具有非易失性的芯片上嵌入式存储器能够实现能量和计算效率。然而，诸如自旋转移矩磁随机存取存储器(stt-mram)等重要的嵌入式存储器选项在位单元的编程(即，写入)期间存在高电压和高电流密度的问题。例如，基于隧道结的磁隧道结(mtj)可能需要大的写入电流(例如，大于100μa)和电压(例如，大于0.7v)来在基于mtj的stt-mram位单元中进行执行操作。需要该大写入电流和电压是因为写入操作可能需要通过隧道氧化物来写入。然而，大的写入电流可能导致器件出现可靠性问题。为了解决该问题(和其他问题)，在一些实施例中，组合me和mtj器件以形成存储器单元，以使得通过me效应更快地且利用更少能量写入存储器单元而没有电流通过mtj。然后利用通过mtj的小电流来读取组合单元，其中可以使隧道氧化物更厚(即，电阻更大)，并能够具有更高的隧道磁电阻(tmr)比率。

在一些实施例中，存储器单元200包括耦合到me器件202的mtj器件201。在一些实施例中，存储器单元200具有三个端子v1-v3。在一些实施例中，端子v1耦合到与mtj器件201耦合的非磁性金属层(例如，cu)。在一些实施例中，端子v2耦合到fm层102(例如，copd)，其还充当mtj器件201的自由磁层以及me器件202的fm层。例如，ptmn层下的fm层是mtj器件中的固定fm层。在一些实施例中，端子v2耦合到与me层101(例如，cr2o3)耦合的非磁性金属层203(例如，cu)。

在一些实施例中，mtj器件201包括多个层，包括：反铁磁层；固定磁层；交换耦合层；固定磁层；隧道氧化物(例如，mgo204)；以及自由磁层102。在一些实施例中，自由磁层102具有磁致伸缩。在一些实施例中，mtj器件201包括形成于耦合到端子v1的非磁性金属层203下方的反铁磁层205(例如，irmn、ptmn等)。反铁磁材料可以用于钉扎fm层(即，固定铁磁层)。

在一些实施例中，通过在端子v2和v3之间提供电势差来向存储器单元200写入数据。该电势差切换磁化(例如，使用参考图1所述的交换偏压)。重新参照图2，在一些实施例中，通过例如使用感测放大器感测端子v1和v2之间的电势差、并感测v1和v2之间的电流的值来从存储器单元200读出数据。由于tmr效应，端子v1和v2之间的电流的值和相关联的电阻的值取决于层102a和102b的磁化的相对方向。典型地，具有平行磁化的状态比具有反平行磁化的状态具有更低的电阻。两个电阻的比值(即，tmr比值)典型地在1.5和4之间。由于和反铁磁层205的强相互作用，层102b的磁化方向在大部分情况下是固定的。因此，在层102a的磁化被切换时，电阻的值也被切换。

图3示出了根据本公开的一些实施例的由me器件形成的两端子(2t)存储器单元300的截面。要指出的是，图3的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

存储器单元300类似于参考图1所述的器件，只是非磁层形成于fm层102和me层201顶部。非磁层可以由cu形成.fm层102可以由copd形成。me层201可以由cr2o3形成。在其他实施例中，可以使用其他类型的材料来形成非磁层、fm层102和me层201。在一些实施例中，非磁层之一形成第一端子v1，并且另一非磁层形成第二端子v3(保持与参考图2所述的相同的端子命名惯例)，其中me器件301夹在端子v1和v3之间。在一些实施例中，当跨端子v1和v3施加电势差超过特定时间段(例如，电压脉冲)时，磁化被切换(即，向存储器单元300写入数据)。在一些实施例中，为了从存储器单元300读取数据，(例如，通过感测放大器)感测v1和v3之间的直流电压差的变化。

图4示出了根据本公开的一些实施例的在一个端部上具有me器件并且在另一端部上具有隧道结器件的互连件的截面400。要指出的是，图4的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

在一些实施例中，互连件包括在两个端部——第一端部和第二端部之间伸展的fm层102。在一些实施例中，第一端部具有耦合到fm层102的me层101，以形成me器件401。在一些实施例中，第二端部形成mtj器件402，以使得fm层102充当用于mtj器件402的自由磁层。在一些实施例中，fm层102下方且与me层102相邻的区域由sio2403形成。

在一些实施例中，第一端子v1在第一端部耦合到形成于fm层102上方的非磁层(例如，cu)。在一些实施例中，第二端子v2耦合到与反铁磁层205(例如，ptmn)耦合的非磁层(例如，cu)。在一些实施例中，第三端子v3耦合到从第一端部延伸到第二端部的非磁层(例如，cu)。在一些实施例中，在向端子v1施加电压时，通过在me层101和fm层102的界面处的交换偏压形成有效磁电场(bme)。

在一些实施例中，bme形成dw404，其开始沿fm层102传播到互连件的第二端部。在一些实施例中，在dw404到达第二端部时，它针对mtj402的“自由磁体”层改变fm层102的磁化。电介质204下的fm层102的磁化方向确定mtj402的电阻。例如，如果电介质204下的fm层102b的磁化方向平行于固定磁层的磁化方向，那么mtj402显示出低电阻，并且如果磁化方向是反平行的，它显示出跨端子v2和v3的高电阻(即，tmr效应)。

图5a-b示出了根据本公开的一些实施例的在互连件任一端部上具有me器件的互连件的截面500和520。要指出的是，图5a-b的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。为了避免使各实施例难以理解，参考图4描述了图5a-b。

与图4的截面400相比，截面500和520显示了形成于fm互连件的任一端部处的me器件。在一些实施例中，在向第一端子v1(其在fm互连件的第一端部处)施加电压时，通过在me层101和fm层102的界面处的交换偏压形成有效磁电场(bme)。该bme创建了dw(即，fm中的磁化切换并且创建dw)。dw从fm互连件的第一端部传播到fm互连件的第二端部。在一些实施例中，第二端部上的me器件充当输出me单元，其中端子v2是输出端子。作为dw从第一端部“传播”到第二端部的磁化影响着输出me单元中的反铁磁序，并且因而在端子v2上感应出与端子v1上施加的输入电压对应的电压(即，输出电压)。

在bme平行于磁化的情况下，切换是弛豫(即，在保持有效场bme时，磁化随着时间逐渐倾向于较低能量的状态)。如果切换是进动的，则有效场bme使磁化旋转与其施加的短持续时间成比例的角度。在一些实施例中，在切换是进动的时，可能需要场持续时间的精确定时。各实施例的互连件与传统互连件不同，在于各实施例的这些互连件是非易失性的。例如，在端子v1、v2和v3上的所有电压都被关断时，保持fm层102中的磁化状态，并且因此互连件上的数据不会丢失。

图5b的截面520类似于图5a的截面500，只是反转了形成互连件的过程。例如，取代首先形成一层非磁导电层(例如，cu)，然后形成fm层102以与该非磁导电层耦合，稍晚执行该步骤。从操作方面讲，截面520所示的互连件的表现与截面500所示的互连件相同。

图6示出了根据本公开的一些实施例的在互连件的任一端部上具有me器件的互连件的三维(3d)视图600。要指出的是，图6的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。图6是图5a的截面的3d视图。为了清楚起见，未示出sio2403。这里，端子vin与端子v1相同，端子vout与端子v2相同，并且端子v3接地。图6的互连件与参考图5a所述的互连件以相同方式工作。

图7a示出了根据本公开的一些实施例的使用me器件形成的多数逻辑门的截面700。要指出的是，图7a的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

在一些实施例中，使用多数逻辑门执行逻辑操作。在一些实施例中，多数逻辑门是具有输入端子a、b和c以及一个输出端子out的三输入多数逻辑门。在该示例中，向端子a施加正电压脉冲+v，向端子b施加正电压脉冲+v，并且向端子c施加负电压脉冲-v。

由于在相应的me层101和fm层102的界面处施加交换偏压，在端子a、b和c处施加电压导致多个dw在fm层102上传播(即，根据施加的电压，在第一、第二和第三端部处形成dw)。根据dw之后磁化的取向(其取决于施加的电压)，从相应的me层101下的fm层102的区域“传播”到端部端子(即，out端子vout)的磁化影响输出me单元中的反铁磁序，并且因而在端子out上感应出电压vout。

图7b示出了根据本公开的一些实施例的图7a的多数逻辑门的顶视图720。要指出的是，图7b的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。这里，7f×7f是宽度乘高度布局尺寸，其中对于基于lambda(λ)的设计规则，“f”是金属一半间距，并且“f”是2*λ。

图8示出了根据本公开的一些实施例的具有环状结构的多数逻辑门的3d视图800。要指出的是，图8的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

在一些实施例中，在大转盘(round-about)结构中执行在平面内磁化上添加状态。像图7a的实施例那样，这里，有三个输入端子a、b和c，以及一个输出out端子。返回参照图8，取决于端子a、b和c上施加的电压的大小和符号，磁化和dw在fm层101上传播(如箭头所示)，并将fm层101的环上的磁化设置成顺时针方向或逆时针方向。根据一些实施例，输出me单元(具有端子out)感应出由其下的磁化方向确定的电压。与磁化切换由电流驱动的自旋矩转移相比，me器件由电压驱动，并且因此比stt器件消耗更低的能量。这样一来，在一些实施例中，me器件不需要如mtj器件中使用的厚的隧道层、固定/自由磁体。

在一些实施例中，取决于端子a、b和c上施加的电压的大小和符号，可以由图8的多数逻辑门执行不同的多数和布尔逻辑函数(and/nand、or/nor)。

图9示出了根据本公开的一些实施例的混合式互连件900，混合式互连件900具有两个带me器件的互连件901和902，以使得两个互连件由非磁导体903耦合。要指出的是，图9的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

这里，术语“混合式”互连件一般是指组合在一起的磁和电互连件。在本示例中，互连件901和902是在fm层102的任一端部上具有me器件的磁互连件。在一些实施例中，在向第一端子vin(其在互连件901的第一端部处)施加电压时，通过在互连件900的me层101和fm层102的界面处的交换偏压形成有效磁电场(bme)。dw从互连件901的第一端部传播到互连件901的第二端部。互连件901的第二端部上的me器件充当输出me单元。作为dw从第一端部“传播”到第二端部的磁化影响着输出me单元中的反铁磁序，并且因而在互连件901的端子vout上感应出对应于端子vin上施加的输入电压的电压(即，输出电压)。

在一些实施例中，非磁导电线(例如，cu线)903耦合到互连件901的vout和互连件902的vin。互连件901的端子vout上的感应电压还在导电线903上被感应出，并最终在第二互连件902的输入端子vin上感应出电压。在一些实施例中，互连件901和902中的me单元充当中继器，而导电互连件903充当中继器之间的链路。在一些实施例中，在互连件902的输入端子vin上感应出的电压然后导致dw从该互连件的第一端部传播到互连件902的另一端部，如参考互连件901所述的。

在一些实施例中，也可以使用非磁导电线级联多数逻辑门。例如，图7-8的多数逻辑门可以被级联到其他互连件或其他多数逻辑门。使用图8的示例，在一些实施例中，互连件903在一个端部处被耦合到out端子，并耦合到另一多数逻辑门的一个或多个输入端。

图10示出了根据本公开的一些实施例的混合式互连件1000，混合式互连件1000具有两个带me器件的互连件901和902，以使得两个互连件由非磁导体1001/1002和晶体管耦合。要指出的是，图10的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。参考图9描述图10，并且描述了图10和图9之间的差异。

在一些实施例中，互连件901的端子vout经由电互连件1001(例如，cu互连件)耦合到晶体管的栅极端子。在本示例中，示出了n型晶体管mn1。然而，可以利用任何数量和类型的晶体管(包括p型)实现实施例。这里，mn1的源极端子耦合到另一个电互连件1002(例如，cu互连件)，并且mn1的漏极端子耦合到电源端子(例如，vdd)。在一些实施例中，互连件1002耦合到第二互连件902的输入端子vin。

尽管参考图7a-b和/或图8的互连件示出了图10的实施例，但该概念适用于其他类型的互连件。例如，在一些实施例中，图4的互连件(分别包括fm层102的任一端部上的me器件401和隧道结器件402)也可以使用非磁导电线和一个或多个居间晶体管与其他互连件级联。在一些实施例中，互连件903在一个端部处耦合到图4的端子v2，并且在另一端部处耦合到晶体管的栅极端子。在一些实施例中，晶体管的源极/漏极端子耦合到另一互连件(像图4的互连件或任何其他磁互连件)的端子v1。在一些实施例中，晶体管驱动电流通过901的端子v2和mtj叠置体，以创建晶体管驱动903正在感测的电压。

在一些实施例中，也可以使用非磁导电线级联多数逻辑门。例如，图7-8的多数逻辑门可以被级联到其他互连件和/或晶体管或其他多数逻辑门。使用图8的示例，在一些实施例中，互连件903在一个端部处耦合到out端子，并且在另一端部处耦合到晶体管的栅极端子。在一些实施例中，晶体管的源极/漏极端子耦合到另一多数逻辑门的一个或多个输入。

图11示出了根据本公开的一些实施例的用于形成和使用具有磁电器件的互连件的方法的流程图1100。要指出的是，图11的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

尽管以特定次序示出了参考图11的流程图中的框，但可以修改动作的次序。于是，可以按照不同的次序执行示出的实施例，并且可以并行执行一些动作/框。根据某些实施例，图11中所列框和/或操作的一些是可选的。为了清楚起见而给出框的编号，而并非意在规定各个框必须发生的操作的次序。此外，可以按照多种组合利用各流程的操作。

在框1101，fm层102被形成为具有两个端部——第一端部和第二端部。然后在fm层102上沉积第一me层101。在框1102，fm层102的第一端部耦合到第一me层101。在框1103，第二me层101沉积在fm层102上，并耦合到fm层102的第二端部。在一些实施例中，利用电介质(例如，sio2)填充fm互连件的任一端部处的第一和第二me层101之间的间隙。在一些实施例中，非磁导电层(例如，cu)沉积在me层101上，以分别形成第一和第二端子。在一些实施例中，非磁导电层(例如，cu)沉积在fm层102上以形成第三端子v3。所形成的结构类似于图5a中形成的结构。可以使用类似过程形成本公开中所述的各种互连件和多数逻辑门中的任一种。

返回参考图11，在框1104，向第一端部(即，v1或vin)施加电压。在互连件的输入端子vin上感应出的电压然后导致磁化状态改变，并且dw从该互连件的第一端部传播到互连件的另一端部。在框1105，在fm互连件的输出电压端子vout(或v2)上感测电压，这是由dw传播感应出的电压。作为与dw一起传播的磁化从第一端部“传播”到第二端部的磁化影响着输出me单元中的反铁磁序，并且因而在互连件的端子vout上感应出对应于端子vin上施加的输入电压的电压(即，输出电压)。

图12示出了根据一些实施例的具有互连件的智能装置1600或计算机系统或soc(芯片上系统)，该互连件具有me器件、存储器单元和/或多数逻辑门。要指出的是，图12的与任何其它附图的元件具有相同附图标记(或名称)的那些元件可以采用与所描述的方式相似的任何方式来操作或运行，但不限于此。

图12示出了可以使用平直表面界面连接器的移动装置的实施例的框图。在一些实施例中，计算装置1600代表移动计算装置，例如，计算平板电脑、移动电话或智能电话、具有无线功能的电子阅读器或其他无线移动装置。将要理解，大致示出了某些部件，并且在计算装置1600中并未示出这种装置的所有部件。

在一些实施例中，根据所讨论的一些实施例，计算装置1600包括具有带有me器件的互连件的第一处理器1610、存储器单元和/或多数逻辑门。计算装置1600的其他框还可以包括具有me器件的互连件、存储器单元和/或一些实施例的多数逻辑门。本公开的各实施例还可以包括1670内的网络接口，例如无线接口，以使得可以将系统实施例并入到例如手机或个人数字助理的无线装置中。

在一些实施例中，处理器1610(和/或处理器1690)可以包括一个或多个物理装置，例如微处理器、应用处理器、微控制器、可编程逻辑器件或其它处理模块。由处理器1610执行的处理操作包括操作平台或操作系统的执行，在操作平台或操作系统上执行应用和/或装置功能。处理操作包括与和人类用户或其它装置进行的i/o(输入/输出)相关的操作、与功率管理相关的操作、和/或与将计算装置1600连接到另一个装置相关的操作。处理操作也可以包括与音频i/o和/或显示i/o相关的操作。

在一些实施例中，计算装置1600包括音频子系统1620，其代表与向计算装置提供音频功能相关联的硬件(例如，音频硬件和音频电路)和软件(例如，驱动程序、编解码器)部件。音频功能可以包括扬声器和/或头戴式耳机输出、以及麦克风输入。可以将用于这种功能的装置集成到计算装置1600中或连接到计算装置1600。在一个实施例中，用户通过提供由处理器1610接收并处理的音频命令而与计算装置1600交互。

在一些实施例中，计算装置1600包括显示子系统1630。显示子系统1630代表为用户提供视觉和/或触觉显示以与计算装置1600交互的硬件(例如，显示装置)和软件(例如，驱动程序)部件。显示子系统1630包括显示接口1632，其包括用于向用户提供显示的特定屏幕或硬件装置。在一个实施例中，显示接口1632包括与处理器1610独立的逻辑，以执行与显示相关的至少一些处理。在一个实施例中，显示子系统1630包括向用户提供输出和输入的触摸屏(或触摸板)装置。

在一些实施例中，计算装置1600包括i/o控制器1640。i/o控制器1640代表与和用户交互相关的硬件装置和软件部件。i/o控制器1640可操作用于管理为音频子系统1620和/或显示子系统1630一部分的硬件。此外，i/o控制器1640示出了针对连接到计算装置1600的额外装置的连接点，用户可以通过其与该系统交互。例如，可以附接到计算装置1600的装置可以包括麦克风装置、扬声器或立体声系统、视频系统或其他显示装置、键盘或小键盘装置或用于诸如读卡机或其他装置的专用应用的其他i/o装置。

如上所述，i/o控制器1640能够与音频子系统1620和/或显示子系统1630交互。例如，通过麦克风或其他音频装置的输入能够为计算装置1600的一个或多个应用或功能提供输入或命令。此外，可以提供音频输出替代或补充显示输出。在另一个示例中，如果显示子系统1630包括触摸屏，则显示装置还充当输入装置，其可以至少部分由i/o控制器1640管理。计算装置1600上还可以有额外的按钮或开关以提供由i/o控制器1640管理的i/o功能。

在一些实施例中，i/o控制器1640管理诸如加速度计、相机、光传感器或其他环境传感器的装置，或计算装置1600中可能包括的其他硬件。输入可以是直接用户交互的一部分，以及向系统提供环境输入以影响其操作，例如过滤噪声、调节显示器进行亮度检测、为相机应用闪光灯或其他特征。

在一些实施例中，计算装置1600包括功率管理1650，其管理电池功率用量、电池的充电以及与功率节省操作相关的特征。存储器子系统1660包括用于在计算装置1600中存储信息的存储器器件。存储器可以包括非易失性(如果中断对存储器器件的供电，则状态不会改变)和/或易失性(如果中断对存储器器件的供电，则状态是不确定的)存储器器件。存储器子系统1660能够存储应用数据、用户数据、音乐、照片、文档或其他数据，以及与执行计算装置1600的应用和功能相关的系统数据(无论是长期还是暂时)。

还提供了实施例的元件作为用于存储计算机可执行指令(例如，实施本文所述任何其他过程的指令)的机器可读介质(例如，存储器1660)。机器可读介质(例如，存储器1660)可以包括但不限于闪速存储器、光盘、cd-rom、dvdrom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、相变存储器(pcm)或其他类型的适于存储电子或计算机可执行指令的机器可读介质。例如，可以将本公开的实施例作为计算机程序(例如，bios)下载，其可以从远程计算机(例如，服务器)经由通信链路(例如，调制调解器或网络连接)利用数据信号传输到请求计算机(例如，客户端)。

在一些实施例中，计算装置1600包括连接1670。连接1670包括使计算装置1600能够与外部装置通信的硬件装置(例如，无线和/或有线连接器和通信硬件)和软件部件(例如，驱动程序、协议栈)。计算装置1600可以是独立的装置，例如其他计算装置、无线接入点或基站、以及诸如耳机、打印机等外围装置、或其他装置。

连接1670可以包括多个不同类型的连接。概况地说，计算装置1600被示为具有蜂窝连接1672和无线连接1674。蜂窝连接1672一般指由无线运营商提供的蜂窝网络连接，例如经由gsm(全球移动通信系统)或变化或衍生版本、cdma(码分多址)或变化或衍生版本、tdm(时分复用)或变化或衍生版本、或其他蜂窝服务标准提供的。无线连接(或无线接口)1674是指并非蜂窝的无线连接，并且可以包括个人区域网(例如蓝牙、近场等)、局域网(例如wi-fi)和/或广域网(例如wimax)或其他无线通信。

在一些实施例中，计算装置1600包括外围连接1680。外围连接1680包括硬件接口和连接器，以及软件部件(例如，驱动程序、协议栈)，以进行外围连接。要理解的是，计算装置1600可以既是通往其他计算装置的外围装置(“到”1682)，又具有连接到其上的外围装置(“从”1684)。计算装置1600通常具有“对接”连接器，以连接到其他计算装置，用于例如管理(例如，下载和/或上载、改变、同步)计算装置1600上的内容的目的。此外，对接连接器能够允许计算装置1600连接到特定外围设备，其允许计算装置1600控制输出到例如视听或其他系统的内容。

除了专有对接连接器或其他专有连接硬件之外，计算装置1600还可以经由通用或基于标准的连接器进行外围连接1680。通用类型可以包括通用串行总线(usb)连接器(其可以包括若干不同硬件接口中任一种)、包括minidisplayport(mdp)的显示端口、高清晰度多媒体接口(hdmi)、火线或其他类型。

说明书中提到“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”表示结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一些实施例中，但未必是所有实施例中。各处出现的“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”未必全部指代相同的实施例。如果说明书指出“可以”、“可能”或“能够”包括部件、特征、结构或特性，那么不要求包括该特定部件、特征、结构或特性。如果说明书或权利要求提到“一”元件，这并不表示仅有一个元件。如果说明书或权利要求提到“额外的”元件，这并不排除有超过一个额外的元件。

此外，可以在一个或多个实施例中以任何适当方式组合特定特征、结构、功能或特性。例如，只要在与第一实施例和第二实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不是互相排斥的地方，就可以将两个实施例组合。

尽管已经结合其具体实施例描述了本公开，但根据以上描述，这种实施例的很多替代、修改和变化对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。例如，其他存储器架构，例如，动态ram(dram)可以使用所讨论的实施例。本公开的实施例意在涵盖落在所附权利要求的宽泛范围内的所有这样的替代、修改和变化。

此外，为了例示和论述简单起见，可以或可以不在给出的附图内示出通往集成电路(ic)芯片和其他部件的公知电源/接地连接，以免使本公开难以理解。此外，可以以框图形式示出布置，以避免使本公开难以理解，并且还考虑了以下事实，相对于这种框图布置的实施方式的细节高度依赖于要实施本公开的平台(即，这样的细节应当在本领域技术人员的理解范围内)。在阐述具体细节(例如，电路)以便描述本公开的示例性实施例的情况下，对于本领域技术人员显而易见的是，可以不利用这些具体细节或利用其变化来实践本公开。于是要将描述视为例示性而非限制性的。

以下示例涉及其他实施例。可以在一个或多个实施例中的任何地方使用示例中的具体细节。也可以相对于方法或过程实施本文所述设备的所有可选特征。

例如，提供了一种互连件，其包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从第一端部延伸到第二端部。在一些实施例中，第一端部耦合到向第一磁电材料层提供输入电压的驱动器。

在一些实施例中，第一磁电材料层是单层。在一些实施例中，第一磁电材料层是混合磁电材料层。在一些实施例中，混合磁电材料层包括在铁磁层上施加磁致伸缩的压电材料。在一些实施例中，第二端部耦合到接收器以检测与第二磁电材料层相关联的输出电压。

在一些实施例中，第一和第二磁电材料层由如下材料之一构成：bifeo3、bimnfe3、nicl、ni3b7o13cl或cr2o3。在一些实施例中，铁磁层是由如下材料中的一种或多种形成的层：cofeb；co、fe、ni或gd合金；或heusler合金。在一些实施例中，当在第一磁电材料层上向第一端部施加电压时，畴壁横越铁磁层。在一些实施例中，第一或第二端部耦合到导电线的一个端部，以使得导电线的第二端部耦合到另一互连件，另一互连件包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从另一互连件的第一端部延伸到第二端部。

在一些实施例中，第一或第二端部耦合到导电线的一个端部，以使得导电线的第二端部耦合到开关器件。在一些实施例中，开关器件是晶体管，并且其中导电线的第二端部耦合到开关器件的栅极端子。在一些实施例中，开关器件的源极端子耦合到另一导电线，另一导电线耦合到另一互连件，其中另一互连件包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从另一互连件的第一端部延伸到第二端部。

在另一个示例中，一种磁性逻辑门器件包括：铁磁层；以及耦合到铁磁层的第一、第二、第三和第四磁电材料层。在一些实施例中，铁磁层被配置成环形形状。在一些实施例中，第一、第二、第三和第四磁电材料层由如下材料之一构成：bifeo3、bimnfe3、nic1、ni3b7o13c1或cr2o3。在一些实施例中，铁磁层是由如下材料之一形成的层：cofeb；co、fe、ni或gd合金；或heusler合金。在一些实施例中，第一、第二、第三和第四磁电材料层耦合到铁磁层的相应的线性部分，其中相应的线性部分然后耦合到由铁磁层形成的环。

在一些实施例中，第一、第二和第四磁电材料层耦合到驱动器，以在第一、第二和第四多磁层上提供相应的电压电势。在一些实施例中，第三磁电材料层耦合到接收器，以检测第三多磁层上的电压电势。

在一些实施例中，第三磁电材料层耦合到导电线的一个端部，以使得导电线的第二端部耦合到另一互连件，另一互连件包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从另一互连件的第一端部延伸到第二端部。

在一些实施例中，第三磁电材料层耦合到导电线的一个端部，以使得导电线的第二端部耦合到开关器件。在一些实施例中，开关器件是晶体管，并且其中导电线的第二端部耦合到开关器件的栅极端子。在一些实施例中，开关器件的源极端子耦合到另一导电线，另一导电线耦合到另一互连件，其中另一互连件包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从另一互连件的第一端部延伸到第二端部。

在另一个示例中，提供了一种设备，其包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的隧道结器件的第二端部，其中铁磁层从第一端部延伸到第二端部。在一些实施例中，第一端部耦合到向第一磁电材料层提供输入电压的驱动器。在一些实施例中，第一磁电材料层是单层。在一些实施例中，第一磁电材料层是混合磁电材料层。在一些实施例中，混合磁电材料层包括对铁磁层施加磁致伸缩的压电材料。在一些实施例中，隧道结器件耦合到接收器以检测输出。

在另一个示例中，提供了一种系统，其包括：存储器；耦合到所述存储器的处理器，所述处理器具有根据上述设备的设备；以及用于允许所述处理器耦合到另一器件的无线接口。

在另一个示例中，提供了一种设备，其包括：耦合到隧道结器件的第一端子；耦合到将隧道结器件和磁电器件耦合的层的第二端子；以及耦合到磁电器件的第三端子。在一些实施例中，耦合到第二和第三端子的电压源，其中电压源可操作用于切换将隧道结器件和磁电器件耦合的层中的磁化。在一些实施例中，该设备包括传感器，其用于感测第一和第二端子上的电压之间的差，以感测将隧道结器件和磁电器件耦合的层中的磁化。

在另一个示例中，提供了一种系统，其包括：存储器；耦合到所述存储器的处理器，所述处理器具有根据上述设备的设备；以及用于允许所述处理器耦合到另一器件的无线接口。

在另一个示例中，提供了一种系统，其包括：存储器；耦合到所述存储器的处理器，所述处理器具有根据上述互连件的互连件；以及用于允许所述处理器耦合到另一器件的无线接口。

在另一个示例中，提供了一种系统，其包括：存储器；耦合到所述存储器的处理器，所述处理器具有根据上述磁性逻辑的磁性逻辑门器件；以及用于允许所述处理器耦合到另一器件的无线接口。

在另一个示例中，提供了一种方法，其包括：形成耦合到第一磁电材料层的铁磁层，所述铁磁层具有第一端部和第二端部；以及在第二端部形成耦合到铁磁层的第二磁电材料层，其中铁磁层从第一端部延伸到第二端部。在一些实施例中，该方法包括：将第一端部耦合到驱动器，驱动器用以将输入电压提供给第一磁电材料层。

在一些实施例中，第一磁电材料层是单层。在一些实施例中，第一磁电材料层是混合磁电材料层。在一些实施例中，混合磁电材料层包括对铁磁层施加磁致伸缩的压电材料。在一些实施例中，该方法包括：将第二端部耦合到接收器以检测与第二磁电材料层相关联的输出电压。在一些实施例中，第一和第二磁电材料层由如下材料之一构成：bifeo3、bimnfe3、nic1、ni3b7o13c1或cr2o3。

在一些实施例中，铁磁层是由如下材料中一种或多种形成的层：cofeb；co、fe、ni或gd合金；或heusler合金。在一些实施例中，该方法包括：在第一磁电材料层上向第一端部施加电压。在一些实施例中，该方法包括：将第一或第二端部耦合到导电线的一个端部；将导电线的第二端部耦合到另一互连件，另一互连件包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从另一互连件的第一端部延伸到第二端部。

在一些实施例中，该方法包括：将第一或第二端部耦合到导电线的一个端部；以及将导电线的第二端部耦合到开关器件。在一些实施例中，开关器件是晶体管，并且其中该方法包括将导电线的第二端部耦合到开关器件的栅极端子。在一些实施例中，该方法包括：将开关器件的源极端子耦合到另一导电线，另一导电线耦合到另一互连件，其中另一互连件包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中铁磁层从另一互连件的第一端部延伸到第二端部。

提供了摘要，该摘要将允许读者确定本技术公开内容的本质和要点。在理解摘要不是用于限制权利要求的范围或含义的情况下提交摘要。在每个权利要求本身作为单独的实施例的情况下，下面的权利要求书由此被并入具体实施方式中。