一种基于应力控制的磁性逻辑器件

摘要

一种基于应力控制的磁性逻辑器件，它为复合多层膜结构，在线状压电材料薄膜中心上方，生长一条铁磁性薄膜纳米线，底层压电薄膜中部为两组相对的电极B1、B2，作为逻辑信号电平U的输入端；在铁磁纳米线左端上方水平面内，通过一条垂直于纳米线方向的导电纳米线，作为磁性写入端；脉冲电流I_w通过导电纳米线时产生的奥斯特场能改变其下方铁磁纳米线的磁化方向，进而在铁磁纳米线中产生磁畴壁；在铁磁纳米线中通入控制电流I_c，驱动磁畴壁沿着电流方向运动。本磁性逻辑器件基于电场控制，具有低功耗和可在室温下工作的优点；它能够完成单输入的“非”逻辑功能，双输入或者多输入的“与非”、“或非”等逻辑运算功能。

主权项

一种基于应力控制的磁性逻辑器件，其特征在于：它为复合多层膜结构，在线状压电材料薄膜中心上方，生长一条铁磁性薄膜纳米线，底层压电薄膜中部为两组相对的电极B1、B2，作为逻辑信号电平U的输入端；在铁磁纳米线左端上方水平面内，通过一条垂直于纳米线方向的导电纳米线，作为磁性写入端；脉冲电流I_w通过导电纳米线时产生的奥斯特场能改变其下方铁磁纳米线的磁化方向，进而在铁磁纳米线中产生磁畴壁；在铁磁纳米线中通入控制电流I_c，驱动磁畴壁沿着电流方向运动；在铁磁纳米线的右端上方，是磁性隧道结MTJ的势垒层和钉扎层，同时铁磁纳米线作为MTJ的自由层；两层铁磁材料即自由层和钉扎层中间夹着一层绝缘体即势垒层构成的类似于三明治结构的纳米多层膜是MTJ的核心结构；由于电子的自旋特性，在电子隧穿输运性质作用下，根据MTJ自由层磁化方向与MTJ钉扎层磁化方向的平行或者反平行，MTJ分为低阻状态和高阻状态；换言之，改变铁磁性纳米线右端的磁化方向，即可控制MTJ的磁阻状态；当在MTJ上下两端通入MTJ读电流I_o，能读取MTJ的磁阻状态；MTJ的磁阻状态C是本逻辑器件的输出端。