基于双势垒磁性隧道结的逻辑元件和磁逻辑元件阵列

摘要

本发明涉及一种基于双势垒磁性隧道结的逻辑元件，该逻辑元件包括四条输入信号线、一条输出信号线和隧道结单元；每条输入线中流过的电流强度均相同，分别将“0”和“1”分配给它们，利用输入信号A、B、C、D的组合，决定隧道结中磁性层的磁化方向，将通过双势垒磁性隧道结的磁电阻效应的大小作为输出信号；其特征在于所述的隧道结单元是双势垒磁性隧道结单元，包括：下部磁性层、第一隧道势垒层、中间磁性层、第二隧道势垒层和上部磁性层。本发明还涉及一种将上述任意多个磁逻辑元件按照阵列排列，并使逻辑输入信号或读出电流流过磁逻辑元件的磁逻辑元件阵列。本发明的优点在于使逻辑电路小型化及高密度集成化，利于工业化。

主权项

1、一种基于双势垒磁性隧道结的逻辑元件，该逻辑元件包括四条输入信号线、一条输出信号线和隧道结单元；每条输入信号线中流过的电流强度均相同，分别将“0”和“1”分配给它们，利用输入信号A、B、C、D的组合，决定隧道结中磁性层的磁化方向，将通过双势垒磁性隧道结的磁电阻效应的大小作为输出信号，其特征在于：所述的隧道结单元是双势垒磁性隧道结单元，其包括：一个下部磁性层；一个形成于所述下部磁性层之上的第一隧道势垒层；一个形成于所述第一隧道势垒层之上的中间磁性层；一个形成于所述中间磁性层之上的第二隧道势垒层；一个形成于第二隧道势垒层之上的上部磁性层；所述的三个磁性层的组成材料为铁磁性材料、半金属磁性材料或磁性半导体材料，各磁性层的厚度均为2～10nm；所述的隧道势垒层的组成材料为选自MgO、Al2O3、AlN、Ta2O5或HfO2，其厚度为0.8～3.0nm。