申请/专利权人：中电海康集团有限公司;浙江驰拓科技有限公司

申请日：2018-02-27

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN110197682B

主分类号：G11C11/16(20060101)

分类号：G11C11/16(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权;2019.09.27#实质审查的生效;2019.09.03#公开

摘要：本申请提供了一种存储单元、存储器以及数据写入方法。该存储单元包括：自旋轨道矩提供结构，包括两个自旋轨道矩提供线，分别为第一自旋轨道矩提供线与第二自旋轨道矩提供线，第一自旋轨道矩提供线与第二自旋轨道矩提供线对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向不同；两个存储结构，分别为第一存储结构与第二存储结构，且两个存储结构间隔设置，第一存储结构设置在第一自旋轨道矩提供线的表面上，第二存储结构设置在第二自旋轨道矩提供线的表面上，且各存储结构包括与自旋轨道矩提供线接触设置的自由层。该存储单元的写入速度较快。

主权项：1.一种存储单元，其特征在于，所述存储单元包括：自旋轨道矩提供结构10，包括两个自旋轨道矩提供线，分别为第一自旋轨道矩提供线11与第二自旋轨道矩提供线12；以及两个存储结构20，分别为第一存储结构与第二存储结构，且两个所述存储结构20间隔设置，所述第一存储结构设置在所述第一自旋轨道矩提供线11的表面上，所述第二存储结构设置在所述第二自旋轨道矩提供线12的表面上，且各所述存储结构20包括与所述自旋轨道矩提供线接触设置的自由层21，所述第一自旋轨道矩提供线11与所述第二自旋轨道矩提供线12对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向相反。

全文数据：存储单元、存储器以及数据写入方法技术领域本申请涉及存储器领域，具体而言，涉及一种存储单元、存储器以及数据写入方法。背景技术MTJ磁性隧道结是基于磁性隧道磁阻TMR效应的器件，一般包括两层磁性层和介于磁性层中间的介质层。第一磁性层磁化取向固定固定层，而第二磁性层磁化取向可通过磁场或电流改变自由层，进而使两层磁性层处于平行或反平行态，对应高电阻态对应电阻Rap，逻辑状态为0和低电阻态对应电阻Rp，逻辑状态为1，可以用来存储信息。自旋转移力矩磁性随机存储器SpinTransferTorqueMagneticRandomAccessMemory，简称STT-MRAM利用电流改变MTJ的状态，这是一种极具潜力的新型存储器。该存储器除了具有电路设计简单，读写速度快，无限次擦写等优点外，相对于传统存储器如DRAM的最大优势为非易失性断电数据不丢失。理想状态下，MTJ的Rap的分布和Rp的分布均为正态分布，且大量MTJ之间的性能差别小，Rap与Rp没有交叠，通过选择合适的参考电阻RpRrefRap，就可以判断出存储的信息。当MTJ的电阻大于参考值，则为高阻态，当MTJ的电阻下于参考值，则为低阻态。然而当前业界工艺条件下，由于MTJ对结构中绝缘层厚度、缺陷非常敏感，MTJ的电阻分布曲线不一定为正态分布其MTJ间性能差别较大，Rp和Rap在大容量阵列中存在交叠。此时利用参考电阻判断MTJ的存储状态必然会存在一定的错误率。另外，STT-MRAM写速度较慢，一般大于10ns。现有的一种提议是利用包括两个MTJ的存储单元，通过在两个完全相同的MTJ中写入相反状态，比较两个MTJ的电阻来确定信息状态。该方法出错率低。但是，该方法写操作包含两个独立的写电路和写过程，较为耗能。并且基于STT效应，不能解决写速度慢的问题。在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。发明内容本申请的主要目的在于提供一种存储单元、存储器以及数据写入方法，以解决现有技术中的存储器的写入速度较慢的问题。并同时显著提升数据读取可靠性。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种存储单元，该存储单元包括：自旋轨道矩提供结构，包括两个自旋轨道矩提供线，分别为第一自旋轨道矩提供线与第二自旋轨道矩提供线，上述第一自旋轨道矩提供线与上述第二自旋轨道矩提供线对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向不同；两个存储结构，分别为第一存储结构与第二存储结构，且两个上述存储结构间隔设置，上述第一存储结构设置在上述第一自旋轨道矩提供线的表面上，上述第二存储结构设置在上述第二自旋轨道矩提供线的表面上，且各上述存储结构包括与上述自旋轨道矩提供线接触设置的自由层。进一步地，上述第一自旋轨道矩提供线与上述第二自旋轨道矩提供线对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向相反。进一步地，上述自旋轨道矩提供结构还包括基体，上述基体的靠近上述存储结构的一侧表面具有两个间隔的凹槽，上述第一自旋轨道矩提供线与上述第二自旋轨道矩提供线一一对应地设置在上述凹槽中。进一步地，上述第一自旋轨道矩提供线的靠近上述存储结构的一侧表面具有凹槽，上述第二自旋轨道矩提供线设置在上述凹槽中。进一步地，上述第一自旋轨道矩提供线的与上述自由层接触的表面和上述第二自旋轨道矩提供线的与上述自由层接触的表面在同一个平面上。进一步地，上述自旋轨道矩提供线的材料选自非磁性重金属材料、拓扑绝缘体材料与反铁磁导体材料中的至少一种。进一步地，上述非磁性重金属材料包括Pt、Ta、W、Ir、Hf、Ru、Ti、Bi、Au与Os中的至少一种，上述拓扑绝缘体材料包括Bi、Te与Se中的至少两种形成的合金，上述反铁磁导体材料包括Pt、Mn与Ir中的至少两种形成的合金。进一步地，各上述存储结构还包括：覆盖层，设置在上述自由层的远离上述自旋轨道矩提供线的一侧，上述覆盖层用于保护上述自由层和或调节上述存储结构的磁各向异性及稳定性。进一步地，上述覆盖层的材料选自绝缘材料与金属材料中的至少一种。进一步地，各上述存储结构还包括：隧道层，设置在上述自由层的远离上述自旋轨道矩提供线的一侧；固定层，设置在上述隧道层的远离上述自由层的一侧。进一步地，上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述存储结构的厚度方向垂直，或者，上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述存储结构的厚度方向平行。进一步地，上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述存储结构的厚度方向垂直，上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述写入电流的方向之间的夹角大于60°，或者，上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述写入电流的方向之间的夹角小于30°。进一步地，各上述存储结构还包括：磁化层，设置在上述固定层的远离上述隧道层的一侧，当上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述存储结构的厚度方向垂直时，上述磁化层用于提供与上述存储结构的厚度方向平行的磁场，当上述自由层的磁化方向和上述固定层的磁化方向均与上述存储结构的厚度方向平行时，上述磁化层用于提供与上述存储结构的厚度方向垂直的磁场。进一步地，各上述存储结构还包括：非磁性金属隔离层，设置在上述磁化层与上述固定层之间。进一步地，各上述存储结构相同。根据本申请的另一方面，提供了一种存储器，包括存储单元，该存储单元为上述任一种的存储单元。根据本申请的再一方面，提供了一种上述存储单元的数据写入方法，该数据写入方法包括：向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，第一存储结构处于高阻态且第二存储结构处于低阻态，上述存储单元为第一数据状态；向上述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，上述第一存储结构处于低阻态且上述第二存储结构处于高阻态，上述存储单元为第二数据状态，或者向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，第一存储结构处于低阻态且第二存储结构处于高阻态，上述存储单元为第一数据状态；向上述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，上述第一存储结构处于高阻态且上述第二存储结构处于低阻态，上述存储单元为第二数据状态，上述第一写入电流的方向与上述第二写入电流的方向不同进一步地，上述第一写入电流的方向与上述第二写入电流的方向反平行。应用本申请的技术方案，该存储单元中包括两个自旋轨道矩提供线，当向自旋轨道矩提供结构输入写入电流时，这两个自旋轨道矩提供线产生的自旋电流的自旋极化方向不同，这样使得不同自旋轨道矩提供线上的自由层的翻转方向不同，从而使得两个存储结构的电阻状态不同。每个写入电流对应的两个存储结构中的电阻状态不同，对应一个数据存储状态。该存储单元的写入过程不经过存储结构，避免了现有技术中的存储单元的写入过程依赖于热激发导致的自由层与固定层非平行，因而有更快的写入速度；并且，同样由于该存储单元的写入过程不经过存储结构如磁性隧道结MTJ，因而不存在例如MTJ击穿问题，大大提高了存储器件的可擦写次数。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了根据本申请的一种实施例提供存储单元的结构示意图；图2示出了图1的存储单元在施加第一写入电流后的存储单元状态图；图3示出了图1的存储单元在施加第二写入电流后的后的存储单元状态图；图4示出了本申请的图1中的存储结构的结构示意图；图5示出了本申请的另一种实施例中的存储结构的结构示意图；图6示出了本申请的再一种实施例中的存储结构的结构示意图；图7示出了本申请的又一种实施例中的存储结构的结构示意图；图8示出了本申请的另一种实施例中的存储单元的结构示意图；图9示出了本申请的实施例1的存储单元的结构示意图；以及图10示出了本申请的实施例1的存储单元的局部结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、自旋轨道矩提供结构；20、存储结构；11、第一自旋轨道矩提供线；12、第二自旋轨道矩提供线；21、自由层；22、隧道层；23、固定层；24、磁化层；25、覆盖层。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和或它们的组合。应该理解的是，当元件诸如层、膜、区域、或衬底描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及下面的权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“电连接”至该另一元件。正如背景技术所介绍的，现有技术中的存储器的写入速度较慢的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种存储单元、存储器以及数据写入方法。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种存储单元，如图1所示，该存储单元包括：自旋轨道矩提供结构10与两个存储结构20，其中，自旋轨道矩提供结构10包括两个自旋轨道矩提供线有，分别为第一自旋轨道矩提供线11与第二自旋轨道矩提供线12，上述第一自旋轨道矩提供线11与上述第二自旋轨道矩提供线12对于相同的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向不同，两个上述存储结构20分别为第一存储结构与第二存储结构，且两个上述存储结构20间隔设置，各上述存储结构20包括与上述自旋轨道矩提供线接触设置的自由层21，上述第一存储结构设置在上述第一自旋轨道矩提供线11的表面上，即第一自旋轨道矩提供线与第一存储结构的自由层接触设置，上述第二存储结构设置在上述第二自旋轨道矩提供线12的表面上，即第二自旋轨道矩提供线与第二存储结构的自由层接触设置。上述的两个自旋轨道矩提供线与两个存储结构对应的存储单元中，当向该存储单元输入一个写入电流时，两个自旋轨道矩提供线材料中对存储结构自由层有作用的自旋电流方向相同，为存在界面流向自由层方向，但是由于两个自旋轨道矩提供线的材料不同，两个自旋轨道矩提供线材料中的自旋电流的自旋极化方向不同，不同的自旋极化方向使得与两个自旋轨道矩提供线分别接触的两个自由层的磁化方向不同，进而两个存储结构的电阻不同。如图2所示，当向自旋轨道矩提供结构中输入第一写入电流I1时，两个存储结构的状态对应为第一数据状态，当向自旋轨道矩提供结构中输入第二写入电流I2时，两个存储结构的状态对应为第二数据状态。该存储单元中包括不同材料形成的两个自旋轨道矩提供线，这两个自旋轨道矩提供线对应不同的自旋霍尔角，也就是将电荷电流转化自旋电流时对应的自旋电流极化方向相反例如，相对于Pt而言,Ta和W的自旋霍尔角就是相反的，这些材料已经可以大规模的用于工业生产当中，当向自旋轨道矩提供结构输入写入电流时，即向两个个自旋轨道矩提供线中输入相同的写入电流，这两个自旋轨道矩提供线产生的自旋电流的自旋极化方向不同，这样使得不同自旋轨道矩提供线上的自由层的翻转方向不同，从而使得两个存储结构的电阻状态不同。每个写入电流对应的多个存储结构中的电阻状态不同，对应一个数据存储状态。该存储单元的读写分离，且写入过程电荷电流不经过存储结构，避免了现有技术中的存储单元的写入过程依赖于热激发导致的自由层与固定层非平行，因而有更快的写入速度；并且，同样由于该存储单元的写入过程中电荷电流不经过存储结构中磁性隧道结，因而不存在MTJ击穿问题，大大提高了存储器件的可靠性；并且，该存储单元采用自旋霍尔或者自旋轨道矩效应进行写入，能耗较低。本申请的一种实施例中，上述第一自旋轨道矩提供线11与上述第二自旋轨道矩提供线12对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向相反。这样使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，两个存储结构的电阻状态差异较大，从而更方便数据的读取。本申请中的自旋轨道矩提供结构的具体结构可以是任何可以实现的结构，只要其中包括两个能够产生自旋极化方向相反的自旋轨道矩提供线即可，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适结构的自旋轨道矩提供结构。本申请中的一种具体的图中未示出的实施例中，上述自旋轨道矩提供结构10还包括基体，上述基体的靠近上述存储结构20的一侧表面具有两个间隔的凹槽，上述第一自旋轨道矩提供线11与上述第二自旋轨道矩提供线12一一对应地设置在上述凹槽中。由于基体可以是导电材料，也可以是绝缘材料，所以该结构中，可以同时向两个自旋轨道矩提供线输入相同的写入电流，而不向基体中输入电流。另一种具体的实施例中，如图1所示，上述第一自旋轨道矩提供线的靠近上述存储结构20的一侧表面具有凹槽，上述第二自旋轨道矩提供线设置在上述凹槽中。为了进一步保证两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，如图1至图3所示，本申请的一种实施例中，上述第一自旋轨道矩提供线的与上述自由层21接触的表面和上述第二自旋轨道矩提供线的与上述自由层21接触的表面在同一个平面上。本申请中的自旋轨道矩提供线的材料可以选自现有技术中的任何可以产生自旋电流的材料，具体地，根据不同的情况，多个自旋轨道矩提供线的材料可以部分不相同，也可以完全不同，只要能够使得对应的自由层向预定方向的翻转即可。一种具体的实施例中，自旋轨道矩提供线的材料选自非磁性重金属材料、拓扑绝缘体材料与反铁磁导体材料中的至少一种。这些材料取材方便，且能够更好地保证其产生的自旋极化方向为预定的方向，从而进一步保证自由层的磁化方向为预定的方向。为了进一步保证自由层的磁化方向为预定方向，本申请的一种实施例中，上述非磁性重金属材料包括Pt、Ta、W、Ir、Hf、Ru、Ti、Bi、Au与Os中的至少一种，上述拓扑绝缘体材料包括Bi、Te与Se中的至少两种形成的合金，上述反铁磁导体材料包括Pt、Mn与Ir中的至少两种形成的合金。具体的，拓扑绝缘体材料中可以包括多种合金，上述反铁磁导体材料中也可以包括多种合金。一种优选的实施例中，上述自旋轨道矩提供线的材料为拓扑绝缘体材料，这些材料不仅可以更好地保证自由层的磁化方向为预定方向，还能实现超低写电流密度，降低了存储单元的能耗。本申请的另一种实施例中，如图8所示，各上述存储结构20还包括覆盖层25，设置在上述自由层21的远离上述自旋轨道矩提供线的一侧，上述覆盖层25用来在加工过程中保护存储结构中的自由层不受损伤，和或用来改善存储结构的磁性各向异性和稳定性。该结构中，自旋轨道矩提供结构中输入对应的写入电流，使得不同的自旋轨道矩提供线的自旋电流的自旋极化方向不同，从而实现了多个自由层的磁化方向不同，从而实现数据的写入，且该写入过程只经过自由层，不经过覆盖层，写入速度较快。该结构的读取的过程与图1结构的读取过程相似，此处就不再赘述了。上述的覆盖层的材料可以是现有技术中具有刻蚀阻挡和或提升磁性层界面磁各向异性功能的任何材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的覆盖层。本申请的一种具体的实施例中，上述覆盖层25的材料选自绝缘材料与金属材料中的至少一种。如MgO、Ta、Mo与TaN中的一种或任意多种的交替生长的组合。多个存储结构中的覆盖层可以相同，也可以不同，具体地“相同”与“不同”包括厚度等结构参数以及材料的相同与不同。当然，本申请的多个存储结构中的对应自由层可以相同，也可以不同，具体地“相同”与“不同”包括厚度等结构参数以及材料的相同与不同。本申请的另一种实施例中，如图1至图4、图6以及图7所示，各上述存储结构20还包括隧道层22与固定层23，隧道层22设置在上述自由层21的远离上述自旋轨道矩提供线的一侧；固定层23设置在上述隧道层22的远离上述自由层21的一侧。该结构中，通过向自旋轨道矩提供结构中输入写入电流，使得不同的自由层实现不同方向的翻转，即磁化方向相反，从而使得不同存储结构中的自由层与固定层的磁化方向的相对位置关系不同，从而使得不同存储结构的电阻不同，进而实现数据的写入。本申请中的自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述存储结构20的厚度方向垂直，即垂直磁化MTJ，如图6与图7所示；或者，上述自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述存储结构20的厚度方向平行，即面内磁化MTJ，如图4与图5所示。一种具体的实施例中，上述自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述存储结构20的厚度方向垂直，如图10所示，上述自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述自旋轨道矩提供结构10的写入电流的方向之间的夹角大于60°，或者，上述自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述写入电流的方向之间的夹角小于30°，如图4与图5所示。为了推动自由层向预定的方向翻转，本申请的一种实施例中，如图5与图7所示，各上述存储结构20还包括磁化层24，磁化层24设置在上述固定层23的远离上述隧道层22的一侧，如图5所示，当上述自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述存储结构20的厚度方向垂直时，上述磁化层24用于提供与上述存储结构20的厚度方向平行的磁场，即提供垂直磁场，导致自由层磁化方向偏离器件的平面，即提供对称性破缺。自由层磁矩受到等效场的力矩包含水平分量，可以保证自由层最终磁化方向和写电流方向一一对应；如图7所示，当上述自由层21的磁化方向和上述固定层23的磁化方向均与上述存储结构20的厚度方向平行时，上述磁化层24用于提供与上述存储结构20的厚度方向垂直的磁场，即提供水平磁场，水平磁场导致自由层磁化方向偏离垂直方向，即提供对称性破缺。自由层磁矩受到等效场的力矩包含垂直分量，可以保证自由层最终磁化方向和写电流方向一一对应。为了隔离磁性层与固定层，防止二者之间的直接磁交换耦合相互作用，本申请的一种图中未示出的实施例中，各上述存储结构20还包括：非磁性金属隔离层，设置在上述磁化层24与上述固定层23之间。为了进一步高效准确地读取存储单元的数据状态，本申请的一种实施例中，各上述存储结构20相同。这样，存储单元中两个存储结构的电阻态始终相反，在读取数据时，通过外围放大电路，比较一个存储单元中两个存储结构的相对电阻大小，可以判断整个存储单元的数据状态，这样的读取方法出错率较低。只需要通过比较两个存储结构的电阻，可以进一步判断各存储结构为高阻态还是低阻态，从而进一步判断存储单元的数据状态。本申请的上述固定层的材料选自Co、Ni、Fe、CoFe、CoNi、NiFe、CoFeNi、CoB、FeB、CoFeB、NiFeB、Pt、Pd、PtPd、FePt、Ir、Ru、Re、Rh、B、Zr、V、Nb、Ta、Mo、W、Cu、Ag、Au、Al与Hf中的一种或多种。即可以是单独的一种，也可以是几种的合金。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的固定层。本申请的隧道层的材料选自镁氧化合物、硅氧化合物、硅氮化合物、铝氧化合物、镁铝氧化合物、钛氧化合物层、钽氧化合物、钙氧化合物与铁氧化合物中的一种或多种。即可以是单独的一种，也可以是几种的混合物。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的隧道层。本申请的自由层的材料选自Co、Fe、Ni、Pt、Pd、Ru、Ta、Cu、CoB、FeB、NiB、CoFe、NiFe、CoNi、CoFeNi、CoFeB、NiFeB、CoNiB、CoFeNiB、FePt、FePd、CoPt、CoPd、CoFePt、CoFePd、FePtPd、CoPtPd与CoFePtPd中的一种或多种。即可以是单独的一种，也可以是几种的合金。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的绝缘势垒层。本申请中的设置各个层的方法可以是现有技术中的任何一种方法，比如磁控溅射，物理气相沉积或分子束外延沉积，本领域技术人员可以根据实际情况分别选择合适的方法设置各个膜层。本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种存储器，包括存储单元，该存储单元为任一项上述的存储单元。该存储器由于包括上述的存储单元，其写入速度更快，能耗更低，可靠性更高，读取时的出错率较低。本申请的再一种典型的实施方式中，提供了一种存储单元的数据写入方法，上述数据写入方法包括：向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，上述第一存储结构处于高阻态且上述第二存储结构处于低阻态，上述存储单元为第一数据状态；向上述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，上述第一存储结构处于低阻态且上述第二存储结构处于高阻态，上述存储单元为第二数据状态，或者，向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，上述第一存储结构处于低阻态且上述第二存储结构处于高阻态，上述存储单元为第一数据状态；向上述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，上述第一存储结构处于高阻态且上述第二存储结构处于低阻态，上述存储单元为第二数据状态，两种写入过程中，上述第一写入电流的方向与上述第二写入电流的方向不同。向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，使得两个存储结构的电阻不同，上述存储单元为第一数据状态；向上述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，使得两个上述存储结构的电阻不同，上述存储单元为第二数据状态，上述第一写入电流与上述第二写入电流的方向不同。该写入方法不经过存储结构，避免了现有技术中的存储单元的写入过程依赖于热激发导致的自由层与固定层非平行，因而有更快的写入速度。为了更方便数据的读取，本申请的一种实施例中，上述第一写入电流的方向与上述第二写入电流的方向反平行，即二者反向。为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。实施例1如图9所示，该存储单元包括自旋轨道矩提供结构10与两个存储结构20，分别为第一存储结构与第二存储结构，自旋轨道矩提供结构10包括第一自旋轨道矩提供线11与第二自旋轨道矩提供线12，两个存储结构20的结构相同，如图10所示，包括由下至上的自由层21、隧道层22以及固定层23，其中，第一存储结构的自由层21与第一自旋轨道矩提供线11接触设置，第二存储结构的自由层21与第二自旋轨道矩提供线12接触设置。如图10所示，各存储结构20中的自由层21与固定层23的磁化方向均与存储结构20的厚度垂直，且均与自旋轨道矩提供结构10的写入电流流动方向垂直。具体地，自旋轨道矩提供结构10中，第一自旋轨道矩提供线11为Pt层，厚度为10nm；第二自旋轨道矩提供线12为Ta层，厚度为10nm；并且Pt和Ta都优化为具有高电阻率。各存储结构中，自由层21为CoFeB层，厚度为1.5nm；隧道层22为MgO层，厚度为1.5nm；固定层23为CoFe层，且厚度为2nm，个存储结构的顶部包括图中没有画出的钉扎层，用于保持固定层的磁化方向。存储结构为椭圆形，长轴方向与写入电流方向垂直，椭圆形仅仅是为了控制磁性层的磁化方向。向自旋轨道矩提供结构10中输入第一写入电流I1时，Pt与Ta都是强自旋霍尔效应材料，但是霍尔角相反，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，在第一存储结构中，自由层与固定层的磁化方向反平行，第一存储结构为高阻态，在第二存储结构中，自由层与固定层的磁化方向平行，第二存储结构为低阻态，此时，存储单元为第一数据状态。向自旋轨道矩提供结构10中输入第二写入电流I2时，I2与I1反向平行，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，在第一存储结构中，自由层与固定层的磁化方向平行，第一存储结构为低阻态，在第二存储结构中，自由层与固定层的磁化方向反向平行，第二存储结构为高阻态，此时，存储单元为第二数据状态。该结构中无需引入偏置磁场，仅通过向自旋轨道矩提供结构中输入写入电流，即可推动自由层翻转。且两个存储结构MTJ的自由层往相反方向翻转。实施例2自旋轨道矩提供结构10与实施例1的相同，两个存储结构20，分别为第一存储结构与第二存储结构，两个存储结构20的结构相同，如图4所示，包括由下至上的自由层21、隧道层22以及固定层23，其中，第一存储结构的自由层21与第一自旋轨道矩提供线11接触设置，第二存储结构的自由层21与第二自旋轨道矩提供线12接触设置。如图4所示，各存储结构20中的自由层21与固定层23的磁化方向均与存储结构20的厚度垂直，且均与自旋轨道矩提供结构10的写入电流方向平行或反平行。各存储结构中的各层均与实施例1的相同，仅是MTJ的长轴方向和写入电流方向平行，在磁性膜中，其磁化方向沿着长轴方向。向自旋轨道矩提供结构10中输入第一写入电流I1时，Pt与Ta都是强自旋霍尔效应材料，但是霍尔角相反，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，在第一存储结构中，自由层与固定层的磁化方向反平行，第一存储结构为高阻态，在第二存储结构中，自由层与固定层的磁化方向平行，第二存储结构为低阻态，此时，存储单元为第一数据状态。向自旋轨道矩提供结构10中输入第二写入电流I2时，I2与I1反向平行，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，在第一存储结构中，自由层与固定层的磁化方向平行，第一存储结构为低阻态，在第二存储结构中，自由层与固定层的磁化方向反向平行，第二存储结构为高阻态，此时，存储单元为第二数据状态。实施例3与实施例2的区别在于，如图5所示，存储结构中还包括磁化层24，且该磁化层用于提供与上述存储结构20的厚度方向平行的磁场。磁化层提供的偏置磁场导致自由层的磁化方向偏离存储单元的平面，即提供对称性破缺。自由层磁矩受到等效场的力矩包含水平分量，可以保证自由层最终的磁化方向和写入电流方向一一对应。实施例4自旋轨道矩提供结构10与实施例1的相同，两个存储结构20，分别为第一存储结构与第二存储结构，两个存储结构20的结构相同，如图4所示，包括由下至上的自由层21、隧道层22以及固定层23，其中，第一存储结构的自由层21与第一自旋轨道矩提供线11接触设置，第二存储结构的自由层21与第二自旋轨道矩提供线12接触设置。如图6所示，各存储结构20中的自由层21与固定层23的磁化方向均与存储结构20的厚度平行。各存储结构中的各层均与实施例1的相同。向自旋轨道矩提供结构10中输入第一写入电流I1时，Pt与Ta都是强自旋霍尔效应材料，但是霍尔角相反，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，在第一存储结构中，自由层与固定层的磁化方向反平行，第一存储结构为高阻态，在第二存储结构中，自由层与固定层的磁化方向平行，第二存储结构为低阻态，此时，存储单元为第一数据状态。向自旋轨道矩提供结构10中输入第二写入电流I2时，I2与I1反向平行，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，在第一存储结构中，自由层与固定层的磁化方向平行，第一存储结构为低阻态，在第二存储结构中，自由层与固定层的磁化方向反向平行，第二存储结构为高阻态，此时，存储单元为第二数据状态。实施例5与实施例4的区别在于，如图6所示，存储结构中还包括磁化层24，且该磁化层用于提供与上述存储结构20的厚度方向垂直的磁场。磁化层提供的偏置磁场导致自由层的磁化方向偏离存储单元的平面，即提供对称性破缺。自由层磁矩受到等效场的力矩包含垂直分量，可以保证自由层的最终磁化方向和写入电流方向一一对应。实施例6自旋轨道矩提供结构10与实施例1的相同，两个存储结构20，分别为第一存储结构与第二存储结构，两个存储结构20的结构相同，如图8所示，包括由下至上的自由层21与覆盖层25，该存储结构可称为磁阻单元，其中，第一存储结构的自由层21与第一自旋轨道矩提供线11接触设置，第二存储结构的自由层21与第二自旋轨道矩提供线12接触设置。各存储结构20中的自由层21的磁化方向均与存储结构20的厚度平行。各存储结构中的各层均与实施例1的相同。向自旋轨道矩提供结构10中输入第一写入电流I1时，Pt与Ta都是强自旋霍尔效应材料，但是霍尔角相反，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。第一存储结构为高阻态，第二存储结构为低阻态，此时，存储单元为第一数据状态。向自旋轨道矩提供结构10中输入第二写入电流I2时，I2与I1反向平行，在Pt层与第一存储结构的自由层之间的界面和在Ta层与第二存储结构的自由层之间的界面产生反向的自旋极化。从而使得两个存储结构中的自由层的磁化方向相反，第一存储结构为低阻态，第二存储结构为高阻态，此时，存储单元为第二数据状态。该结构中无需引入偏置磁场，仅通过向自旋轨道矩提供结构中输入写入电流，即可推动自由层翻转。且两个磁阻单元的自由层往相反方向翻转。从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：1、本申请的存储单元中包括两个自旋轨道矩提供线，当向自旋轨道矩提供结构输入写入电流时，这两个自旋轨道矩提供线产生的自旋电流的自旋极化方向不同，这样使得不同自旋轨道矩提供线上的自由层的翻转方向不同，从而使得两个存储结构的电阻状态不同。每个写入电流对应的两个存储结构中的电阻状态不同，对应一个数据存储状态。该存储单元的写入过程不经过存储结构，避免了现有技术中的存储单元的写入过程依赖于热激发导致的自由层与固定层非平行，因而有更快的写入速度；并且，同样由于该存储单元的写入过程不经过存储结构如磁性隧道结MTJ，因而不存在例如MTJ击穿问题，大大提高了存储器件的可擦写次数。2、本申请的存储器由于包括上述的存储单元，其写入速度更快，能耗更低，可靠性更高，读取时的出错率较低。3、本申请的存储单元的数据写入方法不经过存储结构中的其他结构层，避免了现有技术中的存储单元的写入过程依赖于热激发导致的自由层与固定层非平行，因而有更快的写入速度。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

权利要求：1.一种存储单元，其特征在于，所述存储单元包括：自旋轨道矩提供结构10，包括两个自旋轨道矩提供线，分别为第一自旋轨道矩提供线11与第二自旋轨道矩提供线12，所述第一自旋轨道矩提供线11与所述第二自旋轨道矩提供线12对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向不同；以及两个存储结构20，分别为第一存储结构与第二存储结构，且两个所述存储结构20间隔设置，所述第一存储结构设置在所述第一自旋轨道矩提供线11的表面上，所述第二存储结构设置在所述第二自旋轨道矩提供线12的表面上，且各所述存储结构20包括与所述自旋轨道矩提供线接触设置的自由层21。2.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述第一自旋轨道矩提供线11与所述第二自旋轨道矩提供线12对于相同方向的写入电流产生的自旋电流的自旋极化方向相反。3.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述自旋轨道矩提供结构10还包括基体，所述基体的靠近所述存储结构20的一侧表面具有两个间隔的凹槽，所述第一自旋轨道矩提供线11与所述第二自旋轨道矩提供线12一一对应地设置在所述凹槽中。4.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述第一自旋轨道矩提供线11的靠近所述存储结构20的一侧表面具有凹槽，所述第二自旋轨道矩提供线12设置在所述凹槽中。5.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述第一自旋轨道矩提供线11的与所述自由层21接触的表面和所述第二自旋轨道矩提供线12的与所述自由层21接触的表面在同一个平面上。6.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述自旋轨道矩提供线的材料选自非磁性重金属材料、拓扑绝缘体材料与反铁磁导体材料中的至少一种。7.根据权利要求6所述的存储单元，其特征在于，所述非磁性重金属材料包括Pt、Ta、W、Ir、Hf、Ru、Ti、Bi、Au与Os中的至少一种，所述拓扑绝缘体材料包括Bi、Te与Se中的至少两种形成的合金，所述反铁磁导体材料包括Pt、Mn与Ir中的至少两种形成的合金。8.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，各所述存储结构20还包括：覆盖层25，设置在所述自由层21的远离所述自旋轨道矩提供线的一侧，所述覆盖层25用于保护所述自由层21和或调节所述存储结构20的磁各向异性及稳定性。9.根据权利要求8所述的存储单元，其特征在于，所述覆盖层25的材料选自绝缘材料与金属材料中的至少一种。10.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，各所述存储结构20还包括：隧道层22，设置在所述自由层21的远离所述自旋轨道矩提供线的一侧；以及固定层23，设置在所述隧道层22的远离所述自由层21的一侧。11.根据权利要求10所述的存储单元，其特征在于，所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述存储结构20的厚度方向垂直，或者，所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述存储结构20的厚度方向平行。12.根据权利要求10所述的存储单元，其特征在于，所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述存储结构20的厚度方向垂直，所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述写入电流的方向之间的夹角大于60°，或者，所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述写入电流的方向之间的夹角小于30°。13.根据权利要求10所述的存储单元，其特征在于，各所述存储结构20还包括：磁化层24，设置在所述固定层23的远离所述隧道层22的一侧，当所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述存储结构20的厚度方向垂直时，所述磁化层24用于提供与所述存储结构20的厚度方向平行的磁场，当所述自由层21的磁化方向和所述固定层23的磁化方向均与所述存储结构20的厚度方向平行时，所述磁化层24用于提供与所述存储结构20的厚度方向垂直的磁场。14.根据权利要求13所述的存储单元，其特征在于，各所述存储结构20还包括：非磁性金属隔离层，设置在所述磁化层24与所述固定层23之间。15.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，各所述存储结构20相同。16.一种存储器，包括存储单元，其特征在于，所述存储单元为权利要求1至15中的任一项所述的存储单元。17.一种权利要求1至15中的任一项所述的存储单元的数据写入方法，其特征在于，所述数据写入方法包括：向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，第一存储结构处于高阻态且第二存储结构处于低阻态，所述存储单元为第一数据状态；向所述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，所述第一存储结构处于低阻态且所述第二存储结构处于高阻态，所述存储单元为第二数据状态，或者向自旋轨道矩提供结构输入第一写入电流，第一存储结构处于低阻态且第二存储结构处于高阻态，所述存储单元为第一数据状态；向所述自旋轨道矩提供结构输入第二写入电流，所述第一存储结构处于高阻态且所述第二存储结构处于低阻态，所述存储单元为第二数据状态，所述第一写入电流的方向与所述第二写入电流的方向不同。18.根据权利要求17所述的数据写入方法，其特征在于，所述第一写入电流的方向与所述第二写入电流的方向反平行。

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