【技术实现步骤摘要】
本申请总体上属于自旋电子学，更具体地，涉及一种基于磁性隧道结的自旋逻辑器件，其可以在零磁场下操作，并且还涉及包括该自旋逻辑器件的电子设备。
技术介绍
1、布尔逻辑器件和加法器等是计算机运算单元的核心，它一般是通过cmos电路来实现的。受限于能耗、原子尺度等问题，传统逻辑器件已无法满足呈指数级增长的算力发展需求。相较于传统的半导体器件，基于电子自旋相关输运特性的可重配置的逻辑器件具有高操作频率、无限重配次数、读写功耗低、逻辑信息的非易失性等等优点。
2、磁性隧道结(mtj)是自旋逻辑器件的核心单元，已有报道基于自旋转移力矩(stt)型的逻辑器件来实现加法器等，这类器件是基于一个或多个自旋转移力矩磁性隧道结(stt-mtj)并辅以cmos的伺服电路来实现相应的运算功能。相比于stt-mtj而言，自旋轨道力矩磁性隧道结(sot-mtj)在循环擦写寿命、写入速度和写入能耗等性能方面均有优势，因此开发基于sot效应的自旋逻辑和运算器件是另一个通过自旋电子学方案实现多功能非易失性可编程逻辑和运算器件的有效途径。
3、然而，单纯的基于sot效应或自旋霍尔效应的逻辑器件需要一个额外的外加磁场来辅助磁矩翻转，对于实际应用的器件而言，外加磁场不是一个能方便操控的外界条件，它具有非局域性，可能带来电路干扰，而且可变极性的磁场依赖于大的电流和导线来产生，这不利于降低器件的功耗和器件小型化。因此开发零磁场下的sot自旋逻辑器件就是探索实用型自旋逻辑器件的关键。
4、这类零磁场下的sot型自旋逻辑器件可以分成两类：完全或
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种自旋逻辑器件，其具有简单的磁性隧道结结构。本专利技术可方便快捷地构建基于mtj的自旋逻辑器件，以降低器件复杂度和mtj工艺的开发风险。
2、本专利技术的一些实施例提供了一种基于磁性隧道结的自旋逻辑器件，包括：电流布线；磁性隧道结，包括：层叠在所述电流布线上的自由磁层、固定磁层以及位于二者之间的势垒层；以及电流源，用于向所述电流布线提供输入电流，所述输入电流包括第一、第二和第三面内电流，所述第一、第二和第三面内电流的方向与所述自由磁层的易磁化轴方向垂直或存在垂直分量，所述第一面内电流和第二面内电流中的至少之一配置为所述自旋逻辑器件的逻辑输入电流，所述第三面内电流用于控制所述自旋逻辑器件的实施模式。
3、在一些示例中，所述自旋逻辑器件还包括电流方向控制元件，用于控制所述输入电流的输入方向。
4、在一些示例中，所述电流方向控制元件包括选通开关。
5、在一些示例中，所述自旋逻辑器件配置为通过设置所述第一、第二和第三面内电流的大小和方向而实施为逻辑与门、逻辑或门、逻辑非门、逻辑与非门或者逻辑或非门。
6、在一些示例中，所述第一、第二和第三面内电流为脉冲电流。
7、本专利技术的一些实施例提供了一种基于磁性隧道结的自旋逻辑器件，包括：电流布线；磁性隧道结，包括：层叠在所述电流布线上的自由磁层、固定磁层以及位于二者之间的势垒层；电流源，用于向所述电流布线提供输入电流，所述输入电流的方向与所述自由磁层的易磁化轴方向垂直或存在垂直分量；以及电流方向切换元件，用于在控制信号下实现所述输入电流的输入方向的切换，所述输入电流和所述控制信号配置为所述自旋逻辑器件的逻辑输入。
8、在一些示例中，所述电流方向切换元件包括两对选通开关，每对选通开关分别连接在所述电流布线的两侧，所述两对选通开关的控制信号反相。
9、在一些示例中，所述自旋逻辑器件配置为通过设置所述输入电流的大小和所述控制信号而实施为逻辑异或门或者逻辑同或门。
10、本专利技术的一些实施例提供了一种加法器，其包括上述自旋逻辑器件中的一种或多种的组合。
11、本专利技术的一些实施例还提供了一种电子设备，其包括上述加法器。所述电子设备例如是计算机、手机、媒体播放器、个人数字助理、以及穿戴式电子设备中的一种。
12、本专利技术设计了具有简单面内磁性隧道结结构的自旋逻辑器件，其可以通过电流方向和大小的调控而在不同的模式下操作，实现了丰富的自旋逻辑器件，降低了器件复杂度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于磁性隧道结的自旋逻辑器件，包括：
2.根据权利要求1所述的自旋逻辑器件，其中，所述自旋逻辑器件还包括电流方向控制元件，用于控制所述输入电流的输入方向。
3.根据权利要求2所述的自旋逻辑器件，其中，所述电流方向控制元件包括选通开关。
4.根据权利要求1或2所述的自旋逻辑器件，其中，所述自旋逻辑器件配置为通过设置所述第一、第二和第三面内电流的大小和方向而实施为逻辑与门、逻辑或门、逻辑非门、逻辑与非门或者逻辑或非门。
5.根据权利要求1或2所述的自旋逻辑器件，其中，所述第一、第二和第三面内电流为脉冲电流。
6.一种基于磁性隧道结的自旋逻辑器件，包括：
7.根据权利要求6所述的自旋逻辑器件，其中，所述电流方向切换元件包括两对选通开关，每对选通开关分别连接在所述电流布线的两侧，所述两对选通开关的控制信号反相。
8.根据权利要求7所述的自旋逻辑器件，其中，所述自旋逻辑器件配置为通过设置所述输入电流的大小和所述控制信号而实施为逻辑异或门或者逻辑同或门。
9.一种加法器，包括如权利要求1-
10.一种电子设备，包括权利要求9所述的加法器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁性隧道结的自旋逻辑器件，包括：
2.根据权利要求1所述的自旋逻辑器件，其中，所述自旋逻辑器件还包括电流方向控制元件，用于控制所述输入电流的输入方向。
3.根据权利要求2所述的自旋逻辑器件，其中，所述电流方向控制元件包括选通开关。
4.根据权利要求1或2所述的自旋逻辑器件，其中，所述自旋逻辑器件配置为通过设置所述第一、第二和第三面内电流的大小和方向而实施为逻辑与门、逻辑或门、逻辑非门、逻辑与非门或者逻辑或非门。
5.根据权利要求1或2所述的自旋逻辑器件，其中，所述第一、第二和第...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩秀峰，万蔡华，赵明堃，张然，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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