一种磁存储结构的制作方法

本发明涉及存储，更具体地说，涉及一种磁存储结构。

背景技术：

1、在当前万物互联的时代背景下，对于高速、高密度且成本效益高的非易失性存储结构的需求日益迫切。存储技术领域中存储速度的提升往往伴随着成本的增加，现有解决方案中结合“高速小容量”和“低速大容量”存储架构已被广泛采纳，在这种架构中，主存储器通常采用动态随机存取存储器（dynamic random access memory，简称dram），它进行临时存储程序和数据，以供cpu读取并执行计算。

2、目前，dram的空间堆叠技术尚未成熟，其存储容量受限于芯片面积，最大约为50gb/cm2，这限制了其在存储大量数据方面的能力。此外，由于dram的易失性特性，数据需要传输到次级存储介质，如固态硬盘（solid state disk，简称ssd）或3d-nand闪存，以实现长期存储。主存储器dram的处理速度大约在100纳秒级别，而次级存储介质如闪存的处理速度则在100微秒级别，两者之间存在高达三个数量级的速度差距。这一显著的速度差异成为了计算机存储性能的关键瓶颈。

3、因此，如何获取一种存储速度快且大容量的存储结构，以适应下一代信息处理社会的需求，成为了一个紧迫的任务。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种磁存储结构，技术方案如下：

2、一种磁存储结构，其特征在于，所述磁存储结构包括：

3、至少一个第一字线；所述第一字线用于传输第一电流；

4、至少一个第一位线；所述第一位线用于传输第二电流；

5、所述第一字线所在平面与所述第一位线所在平面平行，所述第一位线在所述第一字线所在平面的正投影与所述第一字线部分交叠；

6、位于所述第一字线与所述第一位线之间的至少一个存储单元，所述存储单元包括记录层，所述记录层包括至少两层高垂直磁性各向异性记录层，以及位于相邻两个所述高垂直磁性各向异性记录层之间的低垂直磁性各向异性记录层；所述高垂直磁性各向异性记录层中具有磁畴，所述磁畴用于存储数据；所述低垂直磁性各向异性记录层中具有磁畴壁，所述磁畴壁用于分割数据；所述磁存储结构的数据存储数量与所述高垂直磁性各向异性记录层的层数相同；

7、其中，当磁存储结构写入数据时，向所述第一字线施加第一电流，向所述第一位线施加第二电流；所述第一电流与所述第二电流产生第一方向上的自旋转移矩，所述第一方向垂直于所述第一字线所在平面，且由所述第一字线指向所述第一位线；所述自旋转移矩改变所述高垂直磁性各向异性记录层与所述低垂直磁性各向异性记录层中的磁化状态，以在所述高垂直磁性各向异性记录层中存储数据。

8、可选的，在上述磁存储结构中，所述高垂直磁性各向异性记录层为单层结构或多层结构；

9、当所述高垂直磁性各向异性记录层为单层结构时，所述高垂直磁性各向异性记录层的材料包括co材料、coxpd1-x合金材料、coxpt1-x合金材料、coxpdypt1-x-y合金材料中的一种；其中，0<x<1，0<y<1；

10、当所述高垂直磁性各向异性记录层为多层结构时，所述高垂直磁性各向异性记录层为co材料层与pd材料层的叠层结构、co材料层与ni材料层的叠层结构、co材料层与pt材料层的叠层结构、pd材料层与co材料层与pt材料层的叠层结构中的一种。

11、可选的，在上述磁存储结构中，所述低垂直磁性各向异性记录层为单层结构或多层结构；

12、当所述低垂直磁性各向异性记录层为单层结构时，所述低垂直磁性各向异性记录层的材料包括co材料、coxpd1-x合金材料、coxpt1-x合金材料、coxpdypt1-x-y合金材料、cofe材料、fe材料、feni材料、cofeb材料中的一种；其中，0<x<1，0<y<1；

13、当所述低垂直磁性各向异性记录层为多层结构时，所述低垂直磁性各向异性记录层为co材料层与pd材料层的叠层结构、co材料层与pt材料层的叠层结构、pd材料层与co材料层与pt材料层的叠层结构中的一种。

14、可选的，在上述磁存储结构中，所述高垂直磁性各向异性记录层的厚度取值范围为1nm-100nm。

15、可选的，在上述磁存储结构中，所述低垂直磁性各向异性记录层的厚度取值范围为1nm-100nm。

16、可选的，在上述磁存储结构中，所述高垂直磁性各向异性记录层的层数取值范围为2层-10000层。

17、可选的，在上述磁存储结构中，所述低垂直磁性各向异性记录层的层数取值范围为1层-9999层。

18、可选的，在上述磁存储结构中，所述存储单元还包括：

19、位于所述记录层与所述第一位线之间，且在所述第一方向上依次设置的绝缘层以及固定层。

20、可选的，在上述磁存储结构中，所述存储单元还包括：

21、位于所述第一字线与所述记录层之间的第一缓冲层；

22、位于所述记录层与所述绝缘层之间的第二缓冲层；

23、位于所述绝缘层与所述固定层之间的第三缓冲层。

24、可选的，在上述磁存储结构中，所述记录层还包括：

25、耦合层，所述耦合层至少位于部分相邻所述高垂直磁性各向异性记录层与所述低垂直磁性各向异性记录层之间。

26、相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

27、本发明提供了一种磁存储结构，该磁存储结构包括至少一个第一字线与至少一个第一位线，第一字线与第一位线所在平面平行，且第一位线在第一字线所在平面的正投影与第一字线部分交叠，位于第一位线与第一字线之间至少一个存储单元，该存储单元包括记录层，该记录层包括至少两层高垂直磁性各向异性记录层，以及位于相邻两个高垂直磁性各向异性记录层之间的低垂直磁性各向异性记录层，当存储结构写入数据时，向第一字线施加第一电流，并向第一位线施加第二电流；第一电流与第二电流产生第一方向上的自旋转移矩，该自旋转移矩改变高垂直磁性各向异性记录层与低垂直磁性各向异性记录层中的磁化状态，以使高垂直磁性各向异性记录层中的磁畴存储数据，低垂直磁性各向异性记录层中的磁畴壁分割开写入的不同数据，由于采用自旋转移矩存储数据，所以存储速度快，由于磁存储结构的数据存储数量与高垂直磁性各向异性记录层的层数相同，所以存储容量更大。

技术特征：

1.一种磁存储结构，其特征在于，所述磁存储结构包括：

2.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述高垂直磁性各向异性记录层为单层结构或多层结构；

3.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述低垂直磁性各向异性记录层为单层结构或多层结构；

4.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述高垂直磁性各向异性记录层的厚度取值范围为1nm-100nm。

5.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述低垂直磁性各向异性记录层的厚度取值范围为1nm-100nm。

6.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述高垂直磁性各向异性记录层的层数取值范围为2层-10000层。

7.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述低垂直磁性各向异性记录层的层数取值范围为1层-9999层。

8.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述存储单元还包括：

9.根据权利要求8所述的磁存储结构，其特征在于，所述存储单元还包括：

10.根据权利要求1所述的磁存储结构，其特征在于，所述记录层还包括：

技术总结本发明提供了一种磁存储结构，涉及存储技术领域，该磁存储结构中的记录层包括至少两层高垂直磁性各向异性记录层，以及位于相邻两个高垂直磁性各向异性记录层之间的低垂直磁性各向异性记录层，当存储结构写入数据时，向第一字线施加第一电流，并向第一位线施加第二电流，产生第一方向上的自旋转移矩，该自旋转移矩改变高垂直磁性各向异性记录层与低垂直磁性各向异性记录层中的磁化状态，以使高垂直磁性各向异性记录层中的磁畴存储数据，低垂直磁性各向异性记录层中的磁畴壁分割开写入的不同数据，由于采用自旋转移矩存储数据，所以存储速度快，由于磁存储结构的数据存储数量与高垂直磁性各向异性记录层的层数相同，所以存储容量更大。技术研发人员：潘达,周平,郑烨,张扬,霍振华,杨雨佳受保护的技术使用者：杭州安顺爆破工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15