多比特磁存儲單元的制作方法
【專利摘要】一種用于儲存數(shù)據(jù)的設備（20），其包括至少第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜（F1,F2）以及傳感電路（28）。這兩個鐵磁薄膜都具有被配置為響應于所儲存的數(shù)據(jù)的垂直磁各向異性，并且被連接以使電流貫穿第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜，并且在其中產(chǎn)生各自的第一異常霍爾電壓和第二異?；魻栯妷?。傳感電路被配置成通過測量第一異?；魻栯妷汉偷诙惓；魻栯妷簛碜x取所儲存的數(shù)據(jù)。
【專利說明】多比特磁存儲單元
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年8月2日提交的美國臨時專利申請61/514，064的利益，該臨時專利申請所公開的內(nèi)容在此以引用的方式被并入。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本申請總體涉及磁存儲設備，并且特別涉及在其中使用異?；魻栃x取磁介質(zhì)中所儲存的數(shù)據(jù)的存儲器設備。
[0004]發(fā)明背景
[0005]已經(jīng)提出將非易失性磁隨機存取存儲器(MARM)作為替代傳統(tǒng)的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)和硬盤驅(qū)動器的候選存儲器。這些存儲器設備使用巨磁阻(GMR)和隧道磁阻(TMR)傳感技術(shù)。目前實現(xiàn)的MRAM設備使用在同一平面磁化或不在同一平面磁化的兩個磁層以使GMR和/或TMR中的變化可以被測量。這兩個磁層具有彼此平行或彼此不平行的磁定向，這樣的磁定向產(chǎn)生四種可能的磁狀態(tài)，并且對與比特“O”和“I”關(guān)聯(lián)的兩種不同的GMR或TMR阻抗進行了升級。
[0006]不同的存儲單元結(jié)構(gòu)利用鐵磁材料中的異?；魻栃４鎯卧刑幚砭哂斜欢ㄏ虺纱怪庇阼F磁層的平面的磁矩的垂直磁各向異性的鐵磁層。異?；魻栕杩钩霈F(xiàn)在鐵磁層的第一末端和第二末端之間，所述鐵磁層貫穿與鐵磁結(jié)構(gòu)的第三末端和第四末端之間的偏置電流通路交叉的路徑。這樣的磁層具有向上和向下的兩個穩(wěn)定的磁定向，并且對與比特“O”和“I”關(guān)聯(lián)的兩種不同的異?；魻栔?RH和-RH進行了升級。在授予A.Gerber的美國專利7，463，447B2 (2008)中已經(jīng)公開了帶有增強的RH值的這種類型的磁存儲部件，該專利中的公開內(nèi)容在此以引用的方式被并入。
[0007]另一種存儲單元結(jié)構(gòu)在比如半導體的低載流子密度材料中使用正常或普通霍爾效應。存儲單元含有構(gòu)成霍爾傳感器的十字形狀的低載流子密度材料薄膜，在該薄膜上放置了防止電流泄漏的隔離器，并且在該隔離器上布置了一個鐵磁點狀物或多個鐵磁點狀物。這些鐵磁點狀物具有向上和向下的兩個穩(wěn)定的磁定向。鐵磁點狀物被放置在感應穿過傳感器的強磁雜散磁通的位置。低載流子密度薄膜中的正?；魻栕杩箤碜杂诖呕蔫F磁點狀物的累積的雜散磁通敏感，并且對與比特“O”和“I”關(guān)聯(lián)的兩種不同的正?；魻栔?RH和-RH進行了升級。在授予J.Stephenson、B.Shipley和D.Carothers的美國專利申請公布2008/0205129中已經(jīng)公開了這種類型的磁存儲部件，該專利申請公布所公開的內(nèi)容在此以引用的方式被并入。
[0008]在進一步提高MRAM最終的儲存密度的努力中，已經(jīng)提出了使用處于同一平面和垂直各向異性材料的幾個多狀態(tài)結(jié)構(gòu)和儲存方案。由Uemura等人在2007年的IEEE《磁學學報》的第 43 卷、第 2791-2793 頁的文章“Four-State Magnetoresistance in EpitaxialCoFe-Based Magnetic Tunnel Junction”中提出了角度相關(guān)的四狀態(tài)隧道磁阻單元,該文章在此以引用的方式被并入。
[0009]由Law等人在2008年的IEEE《磁學學報》的第44卷、第2612-2615頁的文章“Magnetoresitance and Switching Properties of Co-Fe/Pd-Based PerpendicularAnisotropy Single-and Dual-Spin Valves”中提出了四狀態(tài)雙自旋閥GMR儲存器,該文章在此以引用的方式被并入。由Yoo等人在2009年的《應用物理學快報》的第95卷、第202505 頁的文章 “Four Discrete Hall Resistance States in Single-Layer Fe Filmfor Quaternary Memory Devices”中提出了四狀態(tài)單層鐵薄膜設備,該文章在此以引用的方式被并入。
[0010]在授予D.Ravelosona和B.D.Terris的美國專利7，379，321中公開了含有兩個分離的鐵磁層的存儲單元，該專利所公開的內(nèi)容在此以引用的方式被并入。其公開內(nèi)容在此以引用的方式被并入的Taguchi等人的美國專利5，361，226，描述了含有通過磁化方向被記錄在磁薄膜中的信息的磁薄膜存儲設備。該公開聲明其中的薄膜適用于在所產(chǎn)生的電壓的基礎(chǔ)上重新產(chǎn)生所記錄的信息，所產(chǎn)生的電壓是由于異?；魻栃鸬拇呕较蜃兓慕Y(jié)果。
[0011]其公開內(nèi)容在此以引用的方式被并入的Wunderlich的美國專利6，727，537，描述
了基于簡單的疇壁傳播和異?；魻栃拇糯鎯υO備，并且聲明該存儲設備包含“垂直于平面的”磁電傳導元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本文描述的本發(fā)明的實施方式提供了用于儲存數(shù)據(jù)的設備。所述設備包括至少第一和第二鐵磁薄膜以及傳感電路。這兩個鐵磁薄膜都具有響應所存儲的數(shù)據(jù)配置的垂直磁各向異性，并且被連接以使電流貫穿第一和第二鐵磁薄膜，并且在其中產(chǎn)生各自的第一和第二異常霍爾電壓。傳感電路被配置成通過測量第一和第二異常霍爾電壓來讀取所儲存的數(shù)據(jù)。
[0013]在一些實施方式中，第一和第二鐵磁薄膜中的每一個都包含至少一個鐵磁層。在實施方式中，每個鐵磁層都定義了兩個存儲狀態(tài)中的一個。在不例實施方式中，第一薄膜包含nl個層，第二薄膜包含n2個層，其中nl和n2是大于O的整數(shù)，而存儲狀態(tài)的數(shù)目是
2nl+n2
[0014]在一些實施方式中，所述設備包含被配置成產(chǎn)生電流并且向所述鐵磁薄膜提供電流的電流源。在實施方式中，所述設備包含將鐵磁薄膜彼此串聯(lián)的導體，并且所述電流源被配置成施加電流從而貫穿所述鐵磁薄膜和所述導體。在可選的實施方式中，所述設備包含將鐵磁薄膜彼此并聯(lián)的導體，所述電流源被配置成產(chǎn)生第一電流并施加第一電流到第一個鐵磁薄膜，并且產(chǎn)生第二電流并施加第二電流到第二個鐵磁薄膜，而且所述傳感電路被配置成測量第一和第二異常霍爾電壓的總和。
[0015]在另一個實施方式中，所述傳感電路被配置成對薄膜運用反向磁場互易性(RMFR)定理，以便測量第一和第二異?；魻栯妷?。在所公開的實施方式中，所述設備包含磁場產(chǎn)生器，所述磁場產(chǎn)生器被配置成通過施加磁場將數(shù)據(jù)儲存到所述鐵磁薄膜中，所述磁場向所述鐵磁薄膜中寫入表示數(shù)據(jù)的各個磁狀態(tài)。
[0016]在所公開的實施方式中，磁場產(chǎn)生器被配置成接受用于儲存的數(shù)據(jù)；響應所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生寫磁場狀態(tài)的一個或多個磁場脈沖序列；以及將所述序列施加到鐵磁薄膜。在實施方式中，所述磁場產(chǎn)生器被配置成響應所述數(shù)據(jù)和所述鐵磁薄膜各自的切換磁場產(chǎn)生序列。在實施方式中，所述磁場產(chǎn)生器被配置成產(chǎn)生磁場脈沖以沿著所述序列交替改變極性和減小幅度。
[0017]在一些實施方式中，所述第一和第二鐵磁薄膜位于共同的二維平面中。在可選擇的實施方式中，所述第一和第二鐵磁薄膜彼此堆疊在一起以構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)。在實施方式中，所述第一和第二鐵磁薄膜的特性由各自的不同的切換磁場表征。
[0018]還另外提供了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于數(shù)據(jù)儲存的方法。所述方法包括:提供至少第一和第二鐵磁薄膜，所述第一和第二鐵磁薄膜彼此相互連接并且都具有垂直磁各向異性。通過響應于所述數(shù)據(jù)而對薄膜的垂直磁各向異性的配置，使得電流貫穿所述第一和第二鐵磁薄膜并且在其中產(chǎn)生各自的第一和第二異?；魻栯妷海瑏韺?shù)據(jù)儲存在所述第一和第二鐵磁薄膜中。通過測量所述第一和第二異?；魻栯妷簛碜x取所存儲的數(shù)據(jù)。
[0019]還提供了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的包含第一和第二霍爾傳感器、導體和處理器的裝置。第一霍爾傳感器具有第一端子、第二端子、第三端子、以及第四端子。第二霍爾傳感器具有第五端子、第六端子、第七端子、以及第八端子。所述導體將第三端子連接到第五端子。所述處理器被配置成測量當經(jīng)由所述導體將第一電流從第一端子傳遞到第七端子時的第四端子和第六端子之間的第一電勢；測量當經(jīng)由所述導體將第二電流從第四端子傳遞到第六端子時的第一端子和第七端子之間的第二電勢；以及響應于所述第一和第二電勢確定由所述第一和第二霍爾傳感器所產(chǎn)生的結(jié)果電壓。
[0020]在一些實施方式中，所述第一和第二霍爾傳感器中的至少一個產(chǎn)生正?；魻栯妷?。在一些實施方式中，所述第一和第二霍爾傳感器中的至少一個產(chǎn)生異?；魻栯妷骸?br> [0021]還提供了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法，所述方法包括:提供具有第一端子、第二端子、第三端子、以及第四端子的第一霍爾傳感器；以及具有第五端子、第六端子、第七端子、以及第八端子的第二霍爾傳感器。第三端子由導體連接到第五端子。當經(jīng)由所述導體將第一電流從第一端子傳遞到第七端子的時，對第四端子和第六端子之間的第一電勢進行測量。當經(jīng)由所述導體將第二電流從第四端子傳遞到第六端子的時，對第一端子和第七端子之間的第二電勢進行測量。響應所述第一和第二電勢，確定由所述第一和第二霍爾傳感器產(chǎn)生的結(jié)果電壓。
[0022]還另外提供了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于儲存數(shù)據(jù)的存儲單元。所述存儲設備包含至少第一和第二鐵磁薄膜，所述第一和第二鐵磁薄膜都具有響應所儲存的數(shù)據(jù)配置的垂直磁各向異性，并且所述第一和第二鐵磁薄膜被連接以使電流貫穿所述第一和第二鐵磁薄膜，并且在其中產(chǎn)生各自的第一和第二異?；魻栯妷?，以致能夠通過測量所述第一和第二異常霍爾電壓來從所述存儲單元讀取數(shù)據(jù)。
[0023]根據(jù)下面結(jié)合附圖對其中的實施方式的詳細描述，將更全面地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0024]附圖簡要說明
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的存儲單元的示意性表示，所述存儲單元包括兩個鐵磁元件Fl和F2 ;在兩個元件0-0’之間攜帶偏置電流的導電連接；以及到兩個薄膜的電觸點(到薄膜Fl的A、B、F和到薄膜F2的電觸點C、D、E)。
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的由兩個一致的單元Fl和F2所產(chǎn)生的作為所施加的磁場H的函數(shù)的異?；魻栃妷旱氖疽庑员硎尽蓚€單元都分別顯示了在切換場Hsl和Hs2具有單階躍反轉(zhuǎn)的垂直磁各向異性。由兩個薄膜顯示出的磁飽和狀態(tài)下的異常霍爾效應電壓分別是Vehei和Vehe2。
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在有作為所施加的磁場的函數(shù)的電流流經(jīng)點A(薄膜Fl上)和點D (薄膜F2上)之間時，在點F (薄膜Fl上)和點E (薄膜F2上)之間產(chǎn)生的電壓的示意性表示。在回到零磁場之后，根據(jù)兩個單元中的磁化定向，該單元可以顯示四個不同的電壓。每個電壓電平對應不同的存儲狀態(tài)。
[0028]圖4a是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在點F (薄膜Fl上)和點E (薄膜F2上)之間產(chǎn)生的異?；魻栃盘枩p去偏移電壓之后的示意性表示。偏移電壓的消除是通過減去兩個測量值Vai^fe和Vfe,的結(jié)果，其中Vai^fe表示有電流在A和D之間通過時在點F和E之間所測量的電壓，而VFE，AD是有電流在F和E之間通過時在點A和D之間所測量的電壓。
[0029]圖4b是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在點F (薄膜Fl上)和點C (薄膜F2上)之間產(chǎn)生的異常霍爾效應電壓減去偏移電壓之后的示意性表示。
[0030]圖5a是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的由三個層構(gòu)成的磁薄膜的主要磁滯回線的示意性表示，這三個層中的每一層都顯示了具有不同切換磁場的垂直磁各向異性和異常霍爾阻抗。
[0031]圖5b是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在零磁場顯示8個不同的穩(wěn)定電壓的小磁滯回線的示意性表示。
[0032]圖6a示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的兩個薄膜的組合，兩個薄膜中的一個具有單個層和單階躍磁化反轉(zhuǎn)，而第二個具有兩個層和雙階躍反轉(zhuǎn)。
[0033]圖6b是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在多個不同的小回線上和在主要回線上所測量的在點F (薄膜I)和E (薄膜2)之間的EHE電壓VEHE，F(xiàn)E在消除縱向電壓V1之后的示意性表不。`
[0034]圖6c是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在多個不同的小回線上和在主要回線上所測量的在點F (薄膜I)和C (薄膜2)之間的EHE電壓VEHE，rc在消除縱向電壓V1之后的示意性表不。
[0035]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在施加不同的磁場脈沖序列之后在零磁場顯示16個不同的電壓狀態(tài)的兩個雙層、雙階躍反轉(zhuǎn)薄膜的組合的示意性表示。
[0036]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在施加不同的磁場脈沖序列之后在零磁場顯示64個不同的電壓狀態(tài)的兩個三層、三階躍反轉(zhuǎn)薄膜的組合的示意性表示。
[0037]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在零磁場顯示4個不同的EHE電壓狀態(tài)的由兩個單層單階躍反轉(zhuǎn)薄膜構(gòu)成的存儲單元的試驗實現(xiàn)。
[0038]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在零磁場顯示8個不同的EHE電壓狀態(tài)的由單層單階躍反轉(zhuǎn)薄膜和雙層雙階躍反轉(zhuǎn)薄膜構(gòu)成的存儲單元的試驗實現(xiàn)。
[0039]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在零磁場顯示16個不同的EHE電壓狀態(tài)的由兩個雙層雙階躍反轉(zhuǎn)薄膜構(gòu)成的存儲單元的試驗實現(xiàn)。
[0040]圖12和13是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的可選擇的存儲單元的示意視圖。
[0041]圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示意性地說明存儲設備的框圖。
【具體實施方式】[0042]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的存儲單元包含顯示垂直磁各向異性的兩個鐵磁薄膜(通常是多層的形式)。在沒有外部磁場的情況下，兩個薄膜中的磁矩被定向成垂直于所述層的平面，并且能顯示對應薄膜內(nèi)的層的相關(guān)的磁化方向的單個磁化強度值或多個磁化強度值。
[0043]每個薄膜的特征都可以通過切換場的單個值或通過對應多個磁化組件的多個切換場來確定。因此，從給定方向到相反方向的磁矩的反轉(zhuǎn)通過單個階躍或通過多個明確定義的階躍產(chǎn)生。每個鐵磁薄膜都可以顯示單個異?；魻栕杩沟慕^對值或?qū)o定薄膜的磁化狀態(tài)組的多個異?；魻栕杩?異?；魻栃袝r也被稱為反?；魻栃?。
[0044]在所公開的實施方式中，偏置電流電路適用于產(chǎn)生在單元的第一薄膜和第二薄膜之間具有偏置通路的偏置電流，以使相同的偏置電流在第一薄膜和第二薄膜中流動。電壓傳感電路適用于測量單元的兩個薄膜之間的電壓電平，電壓電平隨著對應2-薄膜系統(tǒng)的多個磁狀態(tài)的多個預先確定的異常霍爾阻抗中的每一個的不同而不同。
[0045]由一對薄膜所示范說明的離散存儲狀態(tài)的數(shù)目N依賴于由薄膜所顯示的穩(wěn)定的磁狀態(tài)的數(shù)目。對于顯示單階躍磁化反轉(zhuǎn)和切換場與異?；魻栕杩共煌档膬蓚€薄膜，存儲狀態(tài)的數(shù)目是4。對于顯示二階躍磁化反轉(zhuǎn)和各個切換場與異常霍爾阻抗的不同值的兩個薄膜，存儲狀態(tài)的數(shù)目是16。對于顯示三階躍磁化反轉(zhuǎn)和各個切換場與異常霍爾阻抗的不同值的兩個薄膜，存儲狀態(tài)的數(shù)目是64。通常，對于由兩個薄膜構(gòu)成的系統(tǒng)，可能的存儲狀態(tài)的數(shù)目是2(ni+d ,其中H1和n2分別是在第一和第二薄膜中顯示不同的切換場與異?；魻栕杩沟牟煌牟糠只?qū)拥臄?shù)目。
[0046]對于存儲器讀取過程 的改進的解決方案，信號檢測協(xié)議采用了兩個4探頭的測量值。對于附接到所述單元的第一薄膜的兩個引腳A和B，以及附接到所述單元的第二薄膜的引腳C和D，采用了兩個電壓測量值=Vai^b。和VBaAD，其中VAD，B。表示偏置電流正在第一薄膜的觸點A和第二薄膜的觸點D之間通過時，在第一薄膜的觸點B和第二薄膜的觸點C之間產(chǎn)生的電壓值。Vbqad表示偏置電流在第一薄膜的觸點B和第二薄膜的觸點C之間通過時，在第一薄膜的觸點A和第二薄膜的觸點D之間產(chǎn)生的電壓值。通過VAD，BC和VBaAD的相加或相減，從總的測量的薄膜之間的電壓提取不同的場中的異?；魻栃至俊?br> [0047]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的存儲單元使用異?；魻栃獊硖岣邤?shù)據(jù)儲存能力。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的存儲單元的示意圖。典型的存儲單元包含兩個鐵磁薄膜Fl和F2，所述薄膜的每一個都是平面層的形式，并且所述薄膜的每一個都顯示了垂直磁各向異性。在沒有外部磁場的情況下，兩個薄膜的磁矩都被定向成垂直于該層的平面。磁矩可以具有對應薄膜內(nèi)的部分的相關(guān)的磁化定向的單個磁化強度值或多個磁化強度值，所述部分包含多個不同的鐵磁層。每個薄膜的特性都由切換場的單個值確定或由多個切換場確定，因此，從給定方向到相反方向的磁矩的反轉(zhuǎn)通過單階躍或通過多個明確定義的階躍產(chǎn)生。每個鐵磁薄膜都顯示了異?；魻栕杩沟膯蝹€絕對值或?qū)霰∧さ拇呕癄顟B(tài)組的多個異?；魻栕杩?。
[0048]在存儲單元中，薄膜Fl和F2串聯(lián)，并且偏置電流源(在圖中未示出)產(chǎn)生從A到D的偏置電流，其包括了在所述單元的第一薄膜和第二薄膜之間的偏置通路00’，使得薄膜Fl和F2中具有共同的電流。電壓傳感電路(同樣未示出)適用于測量單元的兩個薄膜之間的電壓電平。如在下面討論的，電壓電平可以被用來確定對應所述2-薄膜系統(tǒng)的多個磁狀態(tài)的多個預先確定的異?；魻栕杩?。
[0049]這兩個薄膜中的每一個包含所述存儲單元，都具有含有至少一個層、或多個層的鐵磁結(jié)構(gòu)，顯示垂直磁各向異性。所述鐵磁層具有垂直于所述層的平面存在的磁矩，所述磁矩根據(jù)所述鐵磁結(jié)構(gòu)的一個定向或多個磁定向組件進行設置。所述鐵磁結(jié)構(gòu)顯示了與該磁定向組件一致的多個預先確定的異?；魻栕杩怪械囊粋€。
[0050]在本公開中，鐵磁層由其切換場(即所需要的用來切換該層的磁定向的磁場)和由該層的異?；魻栃?EHE)阻抗確定。如在下面關(guān)于圖9-11的例子所做的解釋，給定的鐵磁層可以包含多個子層，所述子層包含鐵磁子層或非鐵磁子層，這些子層共同具有一個或多個切換場和一個或多個EHE阻抗。此外，如同時在圖9-11的例子中所舉例說明的，切換場和EHE阻抗可以根據(jù)鐵磁子層和非鐵磁子層的實際尺寸、該子層與襯底層或種子層的臨近程度、以及襯底層或種子層的尺寸和類型進行設置。
[0051]異常霍爾阻抗出現(xiàn)在跨過與偏置電流通路交叉的通路的該鐵磁結(jié)構(gòu)的第一末端和第二末端(薄膜Fl中的點B和F與薄膜F2中的點C和E)之間，所述偏置電流通路位于所述鐵磁薄膜的第三末端和第四末端之間(薄膜Fl中的點A和O與薄膜F2中的點O’和D)。
[0052]在均勻的鐵磁薄膜中，霍爾效應電壓Vh可以被表示成:
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種用于儲存數(shù)據(jù)的設備，所述設備包括: 至少第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜，這兩個鐵磁薄膜具有響應于所儲存的數(shù)據(jù)而被配置的垂直磁各向異性，并且這兩個鐵磁薄膜被連接以使電流貫穿所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜并在其中產(chǎn)生各自的第一異?；魻栯妷汉偷诙惓；魻栯妷?；以及 傳感電路，其被配置成通過測量所述第一異?；魻栯妷汉偷诙惓；魻栯妷簛碜x取所儲存的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜中的每個包含至少一個鐵磁層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其中每個鐵磁層定義兩個存儲狀態(tài)中的一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設備，其中所述第一薄膜包含Ii1個層，所述第二薄膜包含n2個層，其中叫、n2是大于O的整數(shù)，并且其中存儲狀態(tài)的數(shù)目是2nl+n2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個所述的設備，其還包含電流源，所述電流源被配置成產(chǎn)生所述電流并且向所述鐵磁薄膜提供所述電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求 5所述的設備，其還包含導體，所述導體將所述鐵磁薄膜彼此串聯(lián)，其中所述電流源被配置成施加所述電流以貫穿所述鐵磁薄膜和所述導體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備，其還包含導體，所述導體將所述鐵磁薄膜彼此并聯(lián)，其中所述電流源被配置成產(chǎn)生并向所述第一鐵磁薄膜施加第一電流以及產(chǎn)生并向所述第二鐵磁薄膜施加第二電流，并且其中所述傳感電路被配置成測量所述第一異常霍爾電壓和所述第二異?；魻栯妷旱目偤?。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個所述的設備，其中所述傳感電路被配置成對所述薄膜運用反向磁場互易性(RMFR)定理以測量所述第一異?；魻栯妷汉退龅诙惓；魻栯妷骸?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個所述的設備，其還包含磁場產(chǎn)生器，所述磁場產(chǎn)生器被配置成通過施加磁場來將所述數(shù)據(jù)儲存在所述鐵磁薄膜中，所述磁場向所述鐵磁薄膜中寫入表示所述數(shù)據(jù)的各個磁狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其中所述磁場產(chǎn)生器被配置成接受用于儲存的所述數(shù)據(jù)、響應所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生寫入所述磁狀態(tài)的一個或多個磁場脈沖的序列以及向所述鐵磁薄膜施加所述序列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其中所述磁場產(chǎn)生器被配置成響應所述數(shù)據(jù)和所述鐵磁薄膜的各自的切換磁場產(chǎn)生所述序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其中所述磁場產(chǎn)生器被配置成產(chǎn)生所述磁場脈沖以沿著所述序列交替改變極性和減小幅度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個所述的設備，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜位于共同的二維平面中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個所述的設備，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜彼此堆疊在一起以形成三維結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個所述的設備，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜由各自的不同的切換磁場表征。
16.一種用于數(shù)據(jù)儲存的方法，所述方法包括:提供至少第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜，所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜彼此連接并且都具有垂直磁各向異性； 通過響應于數(shù)據(jù)而配置所述薄膜的垂直磁各向異性，使得電流貫穿所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜并在其中產(chǎn)生各自的第一異?；魻栯妷汉偷诙惓；魻栯妷?，由此，將所述數(shù)據(jù)存儲在所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜中；以及 通過測量所述第一異?；魻栯妷汉退龅诙惓；魻栯妷簛碜x取所儲存的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜中的每個都包含至少一個鐵磁層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中每個鐵磁層定義兩個存儲狀態(tài)中的一個。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第一薄膜包含nl個層，所述第二薄膜包含n2個層，其中nl、n2是大于O的整數(shù)，并且其中存儲狀態(tài)的數(shù)目是2nl+n2。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任何一個所述的方法，其還包括利用電流源來產(chǎn)生所述電流，并向所述鐵磁薄膜提供所產(chǎn)生的電流。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述鐵磁薄膜通過導體彼此串聯(lián)，并且其中提供所述電流包括施加所述電流以貫穿所述鐵磁薄膜和所述導體。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述鐵磁薄膜通過導體彼此并聯(lián)，并且其中提供所述電流包括向所述第一鐵磁薄膜施加第一電流并向所述第二鐵磁薄膜施加第二電流，并且其中測量所述異?；魻栯妷喊y量所述第一異?；魻栯妷汉偷诙惓；魻栯妷旱目偤?。
23.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任何一個所述的方法，其中測量所述異?；魻栯妷喊▽λ霰∧み\用反向磁場互易性(RMFR)定理以測量所述第一異?；魻栯妷汉退龅诙惓；魻栯妷?。
24.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任何一個所述的方法，其中儲存所述數(shù)據(jù)包括施加向所述鐵磁薄膜中寫入表示所述數(shù)據(jù)的各個磁狀態(tài)的磁場。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中施加所述磁場包括接受用于儲存的所述數(shù)據(jù)、響應所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生寫入所述磁狀態(tài)的一個或多個磁場脈沖的序列，并且向所述鐵磁薄膜施加所述序列。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中產(chǎn)生所述序列包括響應于所述數(shù)據(jù)和所述鐵磁薄膜的各自的切換磁場來產(chǎn)生所述序列。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中產(chǎn)生所述序列包括產(chǎn)生所述磁場脈沖以沿著所述序列交替改變極性和減小幅度。
28.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任何一個所述的方法，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜位于共同的二維平面中。
29.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任何一個所述的方法，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜彼此堆疊在一起以形成三維結(jié)構(gòu)。
30.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任何一個所述的方法，其中所述第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜由各自的不同的切換磁場表征。
31.裝置，所述裝置包含: 第一霍爾傳感器，其具有第一端子、第二端子、第三端子、以及第四端子；第二霍爾傳感器，其具有第五端子、第六端子、第七端子、以及第八端子； 導體，其將所述第三端子連接到所述第五端子；以及 處理器，其被配置成:在通過所述導體將第一電流從所述第一端子傳遞到所述第七端子時測量所述第四端子和所述第六端子之間的第一電勢、在通過所述導體將第二電流從所述第四端子傳遞到所述第六端子時測量所述第一端子和所述第七端子之間的第二電勢、并且響應于所述第一電勢和所述第二電勢確定由所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器所產(chǎn)生的結(jié)果電壓。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器中的至少一個產(chǎn)生正?；魻栯妷骸?br> 33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器中的至少一個產(chǎn)生異常霍爾電壓。
34.一種方法，所述方法包括: 提供第一霍爾傳感器，其具有第一端子、第二端子、第三端子、以及第四端子； 提供第二霍爾傳感器，其具有第五端子、第六端子、第七端子、以及第八端子； 通過導體將所述第三端子連接到所述第五端子； 在通過所述導體將第一電流從所述第一端子傳遞到所述第七端子時，測量所述第四端子和所述第六端子之間的第一電勢； 在通過所述導體將第二電流從所述第四端子傳遞到所述第六端子時，測量所述第一端子和所述第七端子之間的第二`電勢；以及 響應于所述第一電勢和所述第二電勢確定由所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器所產(chǎn)生的結(jié)果電壓。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器中的至少一個產(chǎn)生正?；魻栯妷骸?br> 36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器中的至少一個產(chǎn)生異常霍爾電壓。
37.一種用于儲存數(shù)據(jù)的存儲單元，所述存儲單元包含至少第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜，這兩個鐵磁薄膜具有響應于所儲存的數(shù)據(jù)而被配置的垂直磁各向異性，并且這兩個鐵磁薄膜被連接以使電流貫穿所述第一鐵磁薄膜和第二鐵磁薄膜并在其中產(chǎn)生各自的第一異?；魻栯妷汉偷诙惓；魻栯妷海沟媚軌蛲ㄟ^測量所述第一異?；魻栯妷汉退龅诙惓；魻栯妷簛韽乃龃鎯卧x取所述數(shù)據(jù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存儲單元，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜中的每個包含至少一個鐵磁層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的存儲單元，其中每個鐵磁層定義兩個存儲狀態(tài)中的一個。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的存儲單元，其中第一薄膜包含nl個層，第二薄膜包含n2個層，其中nl、n2是大于O的整數(shù)，并且其中存儲狀態(tài)的數(shù)目是2nl+n2。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存儲單元，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜位于共同的二維平面中。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存儲單元，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜被彼此堆疊在一起以形成三維結(jié)構(gòu)。
43.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存儲單元，其中所述第一鐵磁薄膜和所述第二鐵磁薄膜由各自的不 同的切換磁場表征。
【文檔編號】G11C11/18GK103733261SQ201280038080
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月2日
【發(fā)明者】亞歷山大·葛伯, 阿米爾·西格爾 申請人:雷蒙特亞特特拉維夫大學有限公司