数据存储单元、具有其的存储器及数据写入方法与流程

本发明涉及存储器领域，具体而言，涉及一种数据存储单元、具有其的存储器及数据写入方法。

背景技术：

1、磁隧道结(mtj)包括由势垒层隔开的两个铁磁薄膜。铁磁薄膜中的一个具有固定的磁化方向(通常称为固定层)，另一铁磁薄膜具有可变的磁化方向(通常称为自由层)。对于具有正隧道磁阻(tmr)的mtj，如果固定层和自由层的磁化方向处于平行取向，则电子将更可能隧穿势垒层，使得mtj处于低电阻状态。相反，如果固定层和自由层的磁化方向处于反平行取向，则电子将不太可能隧穿隧道势垒层，使得mtj处于高电阻状态。因此，mtj可以在两种电阻状态之间切换，具有低电阻的第一状态rp和具有高电阻的第二状态rap。

2、目前，基于mtj的磁性随机存储器(mram)读写共用一个通道，写时用恒压源，由于第一状态rp和第二状态rap电阻不同，导致两个方向写入时电流不同。当从第一状态rp写至第二状态rap时，电压不变，电阻增大，电流减小，此时势垒层击穿的风险降低，不会影响器件的耐擦写性能；当从第二状态rap写至第一状态rp时，电压不变，电阻减小，电流增大，而在mram实际工作中，大部分器件于脉冲宽度的半程完成翻转，因此在脉冲宽度的后半程，电流增大会导致势垒层击穿的风险升高，导致器件的耐擦写性能降低。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种数据存储单元、具有其的存储器及数据写入方法，以解决现有技术中存储器的耐擦写性能较低的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种数据存储单元，包括依次串联的磁隧道结、晶体管以及电阻器件，数据存储单元还包括开关器件，开关器件与电阻器件并联连接。

3、进一步地，晶体管为cmos晶体管。

4、进一步地，磁隧道结包括顺序层叠的自由层、势垒层和固定层，固定层与cmos晶体管源极或漏极电连接。

5、进一步地，电阻器件包括多晶硅电阻、金属电阻和三极管中的任一种或多种。

6、进一步地，开关器件为开关二极管或开关三极管。

7、根据本发明的另一方面，提供了一种数据写入方法，包括：向上述的数据存储单元施加写入电压，以在数据存储单元中产生写入电流路径；在写入电流路径为由数据存储单元中晶体管指向磁隧道结的方向的情况下，控制数据存储单元中的开关器件导通；在写入电流路径为由数据存储单元中磁隧道结指向晶体管的方向的情况下，控制数据存储单元中的开关器件断开。

8、进一步地，向的数据存储单元施加写入电压，以在数据存储单元中产生写入电流路径，包括：向数据存储单元施加第一写入电压，以在数据存储单元中产生由磁隧道结流向晶体管的恒流。

9、根据本发明的另一方面，提供了一种数据读取方法，包括：向上述的数据存储单元施加读取电压，以在数据存储单元中产生读取电流路径；控制数据存储单元中的开关器件导通。

10、进一步地，在数据存储单元中的开关器件为开关二极管的情况下，向数据存储单元施加第一读取电压，以在数据存储单元中产生由晶体管指向磁隧道结的第一读取电流路径；或在数据存储单元中的开关器件为开关三极管的情况下，向数据存储单元施加第二读取电压，以在数据存储单元中产生由磁隧道结指向晶体管的第二读取电流路径。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种存储器，包括多个上述的数据存储单元。

12、进一步地，多个数据存储单元中的电阻器件与同一个的开关器件并联。

13、应用本发明的技术方案，提供了一种数据存储单元，包括串联设置的磁隧道结、晶体管和电阻器件，还包括与电阻器件并联设置的开关器件，当实现第一状态rp向第二状态rap(p2ap)的写操作时，通过打开与电阻器件并联的开关器件，能够使电阻器件短接，从而能够避免通路电阻的进一步增大引起的写入电流减小；当实施第二状态rap向第一状态rp(ap2p)的写操作时，通过断开与电阻器件的并联开关，能够使通路电阻增大，从而降低写入电流，进而降低了势垒层击穿的风险，提高了存储器的耐擦写性能。

技术特征：

1.一种数据存储单元，其特征在于，包括依次串联的磁隧道结、晶体管以及电阻器件，所述数据存储单元还包括开关器件，所述开关器件与所述电阻器件并联连接。

2.根据权利要求1所述的数据存储单元，其特征在于，所述晶体管为cmos晶体管。

3.根据权利要求2所述的数据存储单元，其特征在于，所述磁隧道结包括顺序层叠的自由层、势垒层和固定层，所述固定层与所述cmos晶体管源极或漏极电连接。

4.根据权利要求1所述的数据存储单元，其特征在于，所述电阻器件包括多晶硅电阻、金属电阻和三极管中的任一种或多种。

5.根据权利要求1所述的数据存储单元，其特征在于，所述开关器件为开关二极管或开关三极管。

6.一种数据写入方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的数据写入方法，其特征在于，所述向所述的数据存储单元施加写入电压，以在所述数据存储单元中产生写入电流路径，包括：

8.一种数据读取方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的数据读取方法，其特征在于，

10.一种存储器，其特征在于，包括多个权利要求1至5中任一项所述的数据存储单元。

11.据权利要求10所述的存储器，其特征在于，多个所述数据存储单元中的电阻器件与同一个的开关器件并联。

技术总结本发明提供了一种数据存储单元、具有其的存储器及数据写入方法。该数据存储单元包括依次串联的磁隧道结、晶体管以及电阻器件，数据存储单元还包括开关器件，开关器件与电阻器件并联连接。当实现第一状态R<subgt;P</subgt;向第二状态R<subgt;AP</subgt;(P2AP)的写操作时，通过打开与电阻器件并联的开关器件，能够使电阻器件短接，从而能够避免通路电阻的进一步增大引起的写入电流减小；当实施第二状态R<subgt;AP</subgt;向第一状态R<subgt;P</subgt;(AP2P)的写操作时，通过断开与电阻器件的并联开关，能够使通路电阻增大，从而降低写入电流，进而降低了势垒层击穿的风险，提高了存储器的耐擦写性能。技术研发人员：哀立波,陈晓锐,韩谷昌受保护的技术使用者：中电海康集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16