一种磁性赛道存储器的制作方法

1.本发明涉及存储器技术领域，尤指一种磁性赛道存储器。


背景技术：

2.磁性赛道存储器(racetrack memory)是一种非易失型的存储器，由通过电路连接的磁性纳米线赛道以及相应的读器件和写器件组成。磁性纳米线赛道内可含有多个不同的磁畴，相邻磁畴通过磁畴壁分开。磁畴(壁)的排列方式代表了磁性纳米线赛道内存储的信息。通过写器件可将新的磁畴状态写入磁性纳米线赛道，而磁畴的排列方式可通过读器件读出，从而提取出所存储的信息。
3.磁性纳米线赛道中的磁畴可以在外加电流的作用下发生移动。当改变外加电流方向的时候，磁畴移动的方向也相应改变。因此，通过外加电流可驱动存储的磁畴图案沿着磁性纳米线赛道依次通过读器件或写器件，并对磁畴按位进行读取或写入操作。
4.为了保证磁性赛道存储器的非易失性，磁性纳米线赛道中的磁畴需要具有较高的翻转能量势垒，使得存储的数据能够保持长时间不发生丢失。然而，较高的翻转能量势垒也意味着在写入数据时需要消耗更高的能量，增大了功耗。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种磁性赛道存储器，其能够在保证磁性赛道存储器非易失性的前提下，降低写入数据时的电流和功耗。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种磁性赛道存储器，包含：磁性纳米线赛道、读器件和写器件，所述写器件与所述磁性纳米线赛道构成写mtj结构，所述读器件与所述磁性纳米线赛道构成读mtj结构，所述磁性纳米线赛道设有磁畴，所述磁畴可根据所述写mtj结构上的写电流来改变其在所述磁性纳米线赛道中的磁化方向，实现写操作；
8.在执行写操作时，通过外加电压的方式在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场；当不需要进行写操作时，所述外加电压降低或为零。
9.进一步，所述磁性纳米线赛道呈“u”形，所述读器件位于所述磁性纳米线赛道的顶部或侧面或底部，所述写器件位于所述磁性纳米线赛道的顶部或侧面或底部。
10.进一步，所述读mtj结构包括第一读磁性电极、第一隧穿势垒层和第二读磁性电极，所述第一读磁性电极为所述读mtj结构内的磁畴；
11.当磁性纳米线赛道内的磁畴磁化方向发生改变时，读mtj结构的电阻值发生变化，通过该电阻值的变化可读取存储的信息。
12.进一步，所述写mtj结构包括第一写磁性电极、第二隧穿势垒层和第二写磁性电极，所述第一写磁性电极为所述写mtj结构内的磁畴。
13.进一步，所述读器件和写器件为同一器件，即读写器件，所述读写器件与所述磁性纳米线赛道构成读写mtj结构，所述读写mtj结构包括第一读写磁性电极、第三隧穿势垒层
和第二读写磁性电极，所述第一读写磁性电极为所述读写mtj结构内的磁畴。
14.进一步，所述磁性纳米线赛道包含种子层、磁性层和覆盖层，所述磁性层包含若干磁性薄膜和若干非磁性薄膜，各所述磁性薄膜之间由所述非磁性薄膜隔开。
15.进一步，所述磁性层包括人工反铁磁结构，所述人工反铁磁结构由相邻的所述磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜发生交换耦合，从而实现相邻近磁性薄膜磁矩方向的反向排列。
16.进一步，所述磁性层包括人工铁磁结构，所述人工铁磁结构由相邻的所述磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜发生交换耦合，从而实现相邻近磁性薄膜磁矩方向的同向排列。
17.进一步，所述磁性薄膜包括合金和/或多层膜结构，所述合金和多层膜结构包括以下至少一种元素：co、fe、ni、gd、te、pt、pd、b、al、si。
18.进一步，所述非磁性薄膜包括合金和/或多层膜结构，所述合金和多层膜结构包括以下至少一种元素：ru、ir、rh、re、os、mo、ta、w、ti、cr、hf、nb、zr、pt、pd、al、mg、v、bi、se、te、sb、au。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明包含：磁性纳米线赛道和写器件，所述写器件与所述磁性纳米线赛道构成写mtj结构，所述磁性纳米线赛道设有磁畴；在执行写操作时，通过外加电压的方式在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场，这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的；当不需要进行写操作时，所述外加电压较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。
附图说明
21.图1是本发明实施例1所述磁性赛道存储器的示意图。
22.图2是本发明实施例2所述磁性赛道存储器的示意图。
23.图3是本发明实施例3所述磁性赛道存储器的示意图。
24.图4是本发明实施例4所述磁性赛道存储器的示意图。
25.图5是本发明实施例5所述磁性赛道存储器的示意图。
26.图6是本发明实施例6所述磁性赛道存储器的示意图。
27.图7是本发明实施例7所述磁性赛道存储器的示意图。
28.图8是本发明实施例8所述磁性赛道存储器的示意图。
29.图9是本发明实施例9所述磁性赛道存储器的示意图。
30.图10是本发明实施例10所述磁性赛道存储器的示意图。
具体实施方式
31.本发明关于一种磁性赛道存储器，包含：磁性纳米线赛道、读器件和写器件，所述写器件与所述磁性纳米线赛道构成写mtj(本文中的mtj指的是磁性隧道结)结构，所述读器件与所述磁性纳米线赛道构成读mtj结构，所述磁性纳米线赛道设有磁畴，所述磁畴可根据所述写mtj结构上的写电流来改变其在所述磁性纳米线赛道中的磁化方向，实现写操作；
32.在执行写操作时，通过外加电压的方式在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场；当不需要进行写操作时，所述外加电压降低或为零；
33.在上述方案中，所述外加电压由所述磁性赛道存储器中的驱动电路提供。
34.进一步地，所述磁性纳米线赛道呈“u”形，所述读器件位于所述磁性纳米线赛道的顶部或侧面或底部，所述写器件位于所述磁性纳米线赛道的顶部或侧面或底部。
35.进一步地，所述读mtj结构包括第一读磁性电极、第一隧穿势垒层和第二读磁性电极，所述第一读磁性电极为所述读mtj结构内的磁畴；
36.当磁性纳米线赛道内的磁畴磁化方向发生改变时，读mtj结构的电阻值发生变化，通过该电阻值的变化可读取存储的信息。
37.进一步地，所述写mtj结构包括第一写磁性电极、第二隧穿势垒层和第二写磁性电极，所述第一写磁性电极为所述写mtj结构内的磁畴。
38.进一步地，所述读器件和写器件为同一器件，即读写器件，所述读写器件与所述磁性纳米线赛道构成读写mtj结构，所述读写mtj结构包括第一读写磁性电极、第三隧穿势垒层和第二读写磁性电极，所述第一读写磁性电极为所述读写mtj结构内的磁畴。
39.进一步地，所述磁性纳米线赛道包含种子层、磁性层和覆盖层，所述磁性层包含若干磁性薄膜和若干非磁性薄膜，各所述磁性薄膜之间由所述非磁性薄膜隔开。
40.进一步地，所述磁性层包括人工反铁磁结构，所述人工反铁磁结构由相邻的所述磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜发生交换耦合，从而实现相邻近磁性薄膜磁矩方向的反向排列。
41.进一步地，所述磁性层包括人工铁磁结构，所述人工铁磁结构由相邻的所述磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜发生交换耦合，从而实现相邻近磁性薄膜磁矩方向的同向排列。
42.进一步地，所述磁性薄膜包括合金和/或多层膜结构，所述合金和多层膜结构包括以下至少一种元素：co、fe、ni、gd、te、pt、pd、b、al、si。
43.进一步地，所述非磁性薄膜包括合金和/或多层膜结构，所述合金和多层膜结构包括以下至少一种元素：ru、ir、rh、re、os、mo、ta、w、ti、cr、hf、nb、zr、pt、pd、al、mg、v、bi、se、te、sb、au。
44.需要说明的是，在执行写操作时，通过外加电压的方式在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场，这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的；当不需要进行写操作时，所述外加电压较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。
45.下文将结合10个实施例对本发明进行进一步的描述。
46.实施例1：如图1所示，磁性赛道存储器10由磁性纳米线赛道100、写器件200、读器件300组成。磁性纳米线赛道100呈现“u”形。磁性纳米线赛道100的磁化方向可以是垂直于薄膜表面(本文中的薄膜表面指的是磁性薄膜表面)，或平行于薄膜表面，或与薄膜表面形成任意角度。读器件300可以与磁性纳米线赛道100构成磁性隧道结(mtj)结构。其中磁性纳米线赛道100内的磁畴构成“读mtj”的一个磁性电极，读器件300则包含读mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当磁性纳米线赛道100内的磁畴磁化方向发生改变时，读mtj的电阻值
发生变化，可通过该电阻值的变化来读取存储的信息。读器件300也可以是一个独立的磁性传感器，与磁性纳米线赛道100可以有或没有直接的电接触，通过感知磁畴(壁)产生的磁场来读取存储的信息。写器件200与磁性纳米线赛道100共同组成“写mtj”结构。其中磁性纳米线赛道100内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件200则包含写mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。
47.当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道100中磁畴的磁化方向，从而写入数据。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，在磁畴界面处建立的外加电场较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。写器件200和读器件300可位于磁性纳米线赛道100的顶部、侧面、或底部。
48.实施例2：如图2所示，磁性赛道存储器11由磁性纳米线赛道110、写器件210、读器件310组成。磁性纳米线赛道110呈现“u”形。磁性纳米线赛道110的磁化方向可以是垂直于薄膜表面，或平行于薄膜表面，或与薄膜表面形成任意角度。磁性纳米线赛道110包含种子层13000、磁性层12000和覆盖层11000等多层材料。磁性层12000可以包含多层磁性及非磁性薄膜。各磁性薄膜之间可以由不同的非磁性薄膜隔开，并存在相互交换耦合作用。一种常见的相互交换耦合作用存在于人工反铁磁(saf)结构中。在这一结构中，相邻近的磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜(如ru、ir、rh、re、os等)发生交换耦合，从而实现相邻近的磁性薄膜磁矩方向的反向排列。另一种常见的相互交换耦合作用存在于人工铁磁结构中。在这一结构中，相邻近的磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜(如ru、ir、rh、re、os、mo、ta、w、ti、cr、hf、nb、zr、pt、pd、al、mg、v等)发生交换耦合，从而实现相邻近的磁性薄膜磁矩方向的同向排列。磁性纳米线赛道110中的磁性层12000与种子层13000、覆盖层11000之间可能存在交换偏置作用、自旋霍尔效应、dm相互作用，rashba效应中的一种或多种作用或效应。在外加电流的作用下，上述各作用或效应中的一种或多种可与电流产生的stt效应一起影响磁性纳米线赛道110内磁畴的移动方式。读器件310可以与磁性纳米线赛道110构成mtj结构。其中磁性纳米线赛道110内的磁畴构成读mtj的一个磁性电极，读器件310则包含读mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当磁性纳米线赛道110内的磁畴磁化方向发生改变时，读mtj的电阻值发生变化，可通过该电阻值的变化来读取存储的信息。读器件310也可以是一个独立的磁性传感器，与磁性纳米线赛道110可以有或没有直接的电接触，通过感知磁畴(壁)产生的磁场来读取存储的信息。写器件210与磁性纳米线赛道110共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道110内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件210则包含写mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道110中磁畴的磁化方向，从而写入数据。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，在磁畴界面处建立的外加电场较小或为零，
不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。写器件210和读器件310可位于磁性纳米线赛道110的顶部、侧面、或底部。
49.实施例3：如图3所示，磁性赛道存储器12由磁性纳米线赛道120、读写器件220组成。磁性纳米线赛道120呈现“u”形。磁性纳米线赛道120的磁化方向可以是垂直于薄膜表面，或平行于薄膜表面，或与薄膜表面形成任意角度。读器件和写器件为同一个器件，即读写器件220。读写器件220与磁性纳米线赛道120构成“读写mtj”结构。其中磁性纳米线赛道120内的磁畴构成读写mtj的一个磁性电极，读写器件220则包含读写mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当磁性纳米线赛道120内的磁畴磁化方向发生改变时，读写mtj的电阻值发生变化，可通过该电阻值的变化来读取存储的信息。当对读写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道120中磁畴的磁化方向，从而写入数据，完成写入操作。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，在磁畴界面处建立的外加电场较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。读写器件220可位于磁性纳米线赛道120的顶部、侧面、或底部。
50.实施例4：如图4所示，磁性赛道存储器13由磁性纳米线赛道130、写器件230、读器件330组成。磁性纳米线赛道130呈现多个“u”连接在一起的形状。磁性纳米线赛道130的磁化方向可以是垂直于薄膜表面，或平行于薄膜表面，或与薄膜表面形成任意角度。读器件330可以与磁性纳米线赛道130构成读mtj结构。其中磁性纳米线赛道130内的磁畴构成读mtj的一个磁性电极，读器件330则包含读mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当磁性纳米线赛道130内的磁畴磁化方向发生改变时，读mtj的电阻值发生变化，可通过该电阻值的变化来读取存储的信息。读器件330也可以是一个独立的磁性传感器，与磁性纳米线赛道130可以有或没有直接的电接触，通过感知磁畴(壁)产生的磁场来读取存储的信息。写器件230与磁性纳米线赛道130共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道130内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件230则包含写mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道130中磁畴的磁化方向，从而写入数据。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，在磁畴界面处建立的外加电场较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。写器件230和读器件330可位于磁性纳米线赛道130的顶部、侧面、或底部。
51.实施例5：如图5所示，磁性赛道存储器14由磁性纳米线赛道140、写器件240、读器件340组成。磁性纳米线赛道140呈现“u”形。磁性纳米线赛道140的磁化方向可以是垂直于薄膜表面，或平行于薄膜表面，或与薄膜表面形成任意角度。磁性纳米线赛道140内包含多个磁畴，如磁畴440和441。读器件340可以与磁性纳米线赛道140构成读mtj结构。其中磁性纳米线赛道140内的磁畴441构成读mtj的一个磁性电极，读器件340则包含读mtj的隧穿势
垒层及第二个磁性电极。当磁性纳米线赛道140内的磁畴441的磁化方向发生改变时，读mtj的电阻值发生变化，可通过该电阻值的变化来读取存储的信息。读器件340也可以是一个独立的磁性传感器，与磁性纳米线赛道140可以有或没有直接的电接触，通过感知磁畴(壁)产生的磁场来读取存储的信息。写器件240与磁性纳米线赛道140共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道140内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件240则包含写mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁畴440的磁化方向，从而写入数据。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，磁畴界面处建立的外加电场较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。写器件240和读器件340可位于磁性纳米线赛道140的顶部、侧面、或底部。磁性纳米线赛道140内的相邻磁畴可以具有相同的磁矩方向，如磁畴442和443。
52.实施例6：如图6所示，磁性赛道存储器15由磁性纳米线赛道150、写器件250、读器件350组成。磁性纳米线赛道150呈现“u”形。磁性纳米线赛道150的磁化方向可以是垂直于薄膜表面，或平行于薄膜表面，或与薄膜表面形成任意角度。磁性纳米线赛道150内包含多个磁畴，如磁畴450和451。当外加电流9000从磁性纳米线赛道150中流过时，磁畴可沿着磁性纳米线赛道150发生整体移动，移动的方向与电流的方向有关。读器件350可以与磁性纳米线赛道150构成读mtj结构。其中磁性纳米线赛道150内的磁畴451构成读mtj的一个磁性电极，读器件350则包含读mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当磁性纳米线赛道150内的磁畴451的磁化方向发生改变时，读mtj的电阻值发生变化，可通过该电阻值的变化来读取存储的信息。读器件350也可以是一个独立的磁性传感器，与磁性纳米线赛道150可以有或没有直接的电接触，通过感知磁畴(壁)产生的磁场来读取存储的信息。写器件250则包含写mtj的隧穿势垒层及第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁畴450的磁化方向，从而写入数据。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，在磁畴界面处建立的外加电场较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。写器件250和读器件350可位于磁性纳米线赛道150的顶部、侧面、或底部。
53.实施例7：如图7所示，写器件260与磁性纳米线赛道1000共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道1000内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件260则包含写mtj的势垒层2000，磁性层3000，和覆盖层4000。写器件260的磁性层3000和覆盖层4000构成写mtj的第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道1000中磁畴的磁化方向，从而写入数据。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在写器件260的磁性电极(包含磁性层3000及覆盖层
4000)和磁性纳米线赛道1000之间外加电压，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，写器件260的磁性电极(包含磁性层3000及覆盖层4000)和磁性纳米线赛道1000之间的外加电压较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。
54.实施例8：如图8所示，写器件270与磁性纳米线赛道1100共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道1100内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件270则包含写mtj的势垒层2100，磁性层3100，覆盖层4100。写器件270的磁性层3100和覆盖层4100构成写mtj的第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道1100中磁畴的磁化方向，从而写入数据。写器件270同时包含第二个金属电极6100和一层绝缘层5100。第二个金属电极6100和磁性纳米线赛道1100之间由绝缘层5100分开。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在写器件270的第二个金属电极6100和磁性纳米线赛道1100之间外加电压，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，写器件270的第二个金属电极6100和磁性纳米线赛道1100之间的外加电压较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。
55.实施例9：如图9所示，写器件280与磁性纳米线赛道1200共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道1200内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件280则包含写mtj的势垒层2200，磁性层3200，覆盖层4200。写器件280的磁性层3200和覆盖层4200构成写mtj的第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道1200中磁畴的磁化方向，从而写入数据。写器件280同时包含第二个金属电极6200和一层绝缘层5200。第二个金属电极6200和磁性纳米线赛道1200之间由绝缘层5200分开。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在写器件280的磁性电极(包含磁性层3200及覆盖层4200)和第二个金属电极6200之间外加电压，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，写器件280的磁性电极(包含磁性层3200及覆盖层4200)和第二个金属电极6200之间的外加电压较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。
56.实施例10：如图10所示，写器件290与磁性纳米线赛道1300共同组成写mtj结构。其中磁性纳米线赛道1300内的磁畴构成写mtj的一个磁性电极，写器件290则包含写mtj的势垒层2300，磁性层3300，覆盖层4300。写器件290的磁性层3300和覆盖层4300构成写mtj的第二个磁性电极。当对写mtj施加写电流时，电流所产生的自旋扭矩效应，或自旋霍尔效应，或两者的结合，可改变磁性纳米线赛道1300中磁畴的磁化方向，从而写入数据。写器件290同时包含第二个金属电极6300和一层绝缘层5300。第二个金属电极6300和磁性纳米线赛道1300之间由绝缘层5300分开。为保证磁性赛道存储器的非易失性，存储信息的磁畴需要具
备较高的各向异性能。为了降低写操作时所需的电流及功耗，在执行写操作时，在写器件290的磁性电极(包含磁性层3300及覆盖层4300)和磁性纳米线赛道1300之间，以及写器件290的第二个金属电极6300和磁性纳米线赛道1300之间分别外加电压，在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场。这一电场能够引起磁性材料特性的变化，降低磁畴的各向异性能，从而达到减小写电流和写功耗的目的。当不需要进行写入操作时，写器件290的磁性电极(包含磁性层3300及覆盖层4300)和磁性纳米线赛道1300之间，以及写器件290的第二个金属电极6300和磁性纳米线赛道1300之间的外加电压较小或为零，不足以显著改变磁畴的各向异性能，磁畴具备较高的各向异性能，因而能够长时间保持数据而不丢失。
57.以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。