本发明专利技术提供一种磁阻效应元件、磁存储器和人工智能系统，通过流过重金属层的写入电流，能够实现低电阻，高效地使记录层的磁化方向反转，而不会降低反转效率。磁阻效应元件(10)包括：重金属层(11)，其通过层叠Ir层(12)和Pt层(13)而成；记录层(16)，其以与重金属层(11)相向的方式设置，包含具有可反转的磁化的第1铁磁层；参考层(18)，其包含磁化方向固定的第2铁磁层；以及阻挡层(17)，其被第1铁磁层和第2铁磁层夹着，采用绝缘体形成，通过流过重金属层(11)的写入电流，使第1铁磁层的磁化方向反转。使第1铁磁层的磁化方向反转。使第1铁磁层的磁化方向反转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁阻效应元件、磁存储器和人工智能系统
[0001]本专利技术涉及一种磁阻效应元件、磁存储器和人工智能系统。
技术介绍
[0002]为了实现自旋电子集成电路，信息的写入非常重要。为了在自旋电子中以电的方式使磁化反转，存在使用自旋注入磁化反转的方法，该方法通过使磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction：MTJ)流过电流而使第1铁磁层的磁化反转，该磁隧道结包括：记录层，其包含具有可反转的磁化的第1铁磁层；阻挡层，其采用绝缘体形成；以及参考层，其包含磁化方向固定的第2铁磁层。另一方面，近年来，为了以电的方式使磁化反转，存在使用自旋轨道矩(Spin Orbit Torque：SOT)诱导磁化反转的方法，使用该方法的MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁随机存取存储器)元件受到瞩目。
[0003]SOT
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MRAM元件是在重金属层上设置包含记录层/阻挡层/参考层的MTJ而构成的，通过使电流流过重金属层，因自旋轨道相互作用而诱导自旋流，由自旋流极化后的自旋流入记录层，记录层的磁化发生反转，由此在记录层的磁化方向与参考层的磁化方向平行的状态和反平行的状态之间进行切换，记录数据(专利文献1至3)。
[0004]另外，提出了使用SOT
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MRAM元件的电子神经元的方案，根据突触电流的统计来决定神经元的磁化方向，使用生成双极电流的作为突触发挥功能的电阻交叉阵列，该双极电流是输入信号的加权和(专利文献4)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2016/021468号
[0008]专利文献2：国际公开第2016/159017号
[0009]专利文献3：国际公开第2019/159962号
[0010]专利文献4：美国专利申请公开第2017/0330070号说明书
技术实现思路
[0011]但是，如果在SOT
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MRAM元件的重金属层中使用β
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W等重金属元素，则因电阻率较高而能够期待写入效率提高，但能耗较大。
[0012]因此，本专利技术的目的在于提供一种磁阻效应元件、磁存储器和人工智能系统，通过流过重金属层的写入电流，能够实现低电阻，高效地使记录层中的磁化方向反转，而不会降低反转效率。
[0013]本专利技术的构思如下所述。
[0014](1)一种磁阻效应元件，其包括：
[0015]重金属层，其通过层叠Ir层和Pt层而成；
[0016]记录层，其以与所述重金属层相向的方式设置，包含具有可反转的磁化的第1铁磁层；
[0017]参考层，其包含磁化方向固定的第2铁磁层；以及
[0018]阻挡层，其被所述第1铁磁层和所述第2铁磁层夹着，采用绝缘体形成，
[0019]通过流过所述重金属层的写入电流，所述第1铁磁层的磁化方向反转。
[0020](2)在所述(1)记载的磁阻效应元件中，所述重金属层通过反复层叠所述Ir层和所述Pt层而成。
[0021](3)在所述(1)或(2)记载的磁阻效应元件中，所述重金属层中最外侧的所述Pt层与所述记录层形成界面。
[0022](4)在所述(1)至(3)中任一项记载的磁阻效应元件中，所述重金属层的所述Pt层每层均具有比0.6nm长且1.5nm以下的厚度。
[0023](5)在所述(1)至(4)中任一项记载的磁阻效应元件中，所述重金属层的所述Ir层每层均具有0.6nm以上且1.5nm以下的厚度。
[0024](6)在所述(1)至(5)中任一项记载的磁阻效应元件中，所述重金属层中的所述Pt层和所述Ir层的厚度之比为1：0.5～1：0.8的范围。
[0025](7)在所述(1)记载的磁阻效应元件中，所述重金属层通过将所述Ir层和所述Pt层各层叠一层并且在所述记录层侧和与所述记录层相反的一侧分别设置不同的铁磁层而成。
[0026](8)在所述(1)至(7)中任一项记载的磁阻效应元件中，所述记录层、所述阻挡层和所述参考层的、朝向所述重金属层的层叠方向看到的形状，无论相对于沿所述重金属层内的所述写入电流的方向的哪条线都是非对称的。
[0027](9)在所述(1)至(7)中任一项记载的磁阻效应元件中，所述记录层、所述阻挡层和所述参考层的、朝向所述重金属层的层叠方向看到的形状，相对于沿所述重金属层内的所述写入电流的方向的任一条线都是对称的。
[0028](10)一种磁存储器，其在同一所述重金属层设置有多个所述(1)至(9)中任一项记载的磁阻效应元件，该多个磁阻效应元件分别包括所述记录层、所述阻挡层和所述参考层。
[0029](11)一种人工智能系统，在被输入有电阻交叉开关网络的加权和的电子神经元中使用所述(1)至(7)中任一项记载的磁阻效应元件。
[0030](12)在所述(11)记载的人工智能系统中，在电阻交叉开关网络的交叉点存储器中使用所述磁阻效应元件。
[0031]专利技术效果
[0032]根据本专利技术，包括：重金属层，其通过层叠Ir层和Pt层而成；记录层，其以与重金属层相向的方式设置，包含具有可反转的磁化的第1铁磁层；参考层，其包含磁化方向固定的第2铁磁层；以及阻挡层，其被第1铁磁层和第2铁磁层夹着，采用绝缘体形成，因此通过流过重金属层的写入电流，能够实现低电阻，高效地使第1铁磁层的磁化方向反转，而不会降低反转效率。
附图说明
[0033]图1是示意性表示本专利技术的第1实施方式涉及的磁阻效应元件的立体图。
[0034]图2是图1所示的磁阻效应元件的剖视图。
[0035]图3是用于说明在存储了数据“1”的磁阻效应元件中写入数据“0”的方法的图，示出了磁化的初始状态。
[0036]图4是用于说明在存储了数据“1”的磁阻效应元件中写入数据“0”的方法的图，示出了使写入电流流过来写入数据的状态。
[0037]图5是用于说明在存储了数据“0”的磁阻效应元件中写入数据“1”的方法的图，示出了磁化的初始状态。
[0038]图6是用于说明在存储了数据“0”的磁阻效应元件中写入数据“1”的方法的图，示出了使写入电流流过来写入数据的状态。
[0039]图7是用于说明存储在磁阻效应元件中的数据的读取方法的图。
[0040]图8是在磁阻效应元件中写入数据的信号的时序图。
[0041]图9是本专利技术的第2实施方式涉及的磁阻效应元件的剖视图。
[0042]图10是表示图9所示的磁阻效应元件内的改写的状况的图。
[0043]图11是本专利技术的第3实施方式涉及的磁阻效应元件的剖视图。
[0044]图12是表示图11所示的磁阻效应元件内的改写的状况的图。
[0045]图13是示意性表示第4实施方式涉及的磁阻效应元件的立体图。
[0046]图14是图13所示的第3端子的俯视图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁阻效应元件，其特征在于，包括：重金属层，其通过层叠Ir层和Pt层而成；记录层，其以与所述重金属层相向的方式设置，包含具有可反转的磁化的第1铁磁层；参考层，其包含磁化方向固定的第2铁磁层；以及阻挡层，其被所述第1铁磁层和所述第2铁磁层夹着，采用绝缘体形成，通过流过所述重金属层的写入电流，所述第1铁磁层的磁化方向反转。2.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于：所述重金属层通过反复层叠所述Ir层和所述Pt层而成。3.根据权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于：所述重金属层中最外侧的所述Pt层与所述记录层形成界面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁阻效应元件，其特征在于：所述重金属层的所述Pt层每层均具有比0.6nm长且1.5nm以下的厚度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁阻效应元件，其特征在于：所述重金属层的所述Ir层每层均具有0.6nm以上且1.5nm以下的厚度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁阻效应元件，其特征在于：所述重金属层中的所述Pt层与所述Ir层的厚度比为1：0.5～1：0.8的范围。7.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤好昭，池田正二，远藤哲郎，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：
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