一种范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器及其实现方法

1.本发明涉及磁存储器领域，具体涉及一种范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器及其实现方法。


背景技术：

2.随着信息技术的发展，传统存储技术面临着达到物理极限的困境，难以实现更高密度和更快速度以及更低功耗的信息存储。在此情况下，许多新原理存储技术被提出。其中，磁阻存储器(mram)极具代表性，第一代的mram是通过改变磁场来改变存储单元自由磁层的极化方向，进而改变其电阻的大小，最终实现“0”和“1”数据的存储。mram具有非易失、读写次数无限、写入速度快、功耗低等优点，但是mram最大的缺点是存储单元之间存在干扰，尤其在高密度的情况下，在对目标位进行写入时，会引起相邻位的误写入，导致写入错误。自旋转移力矩磁随机存储器(stt-mram)作为新一代的mram，它是利用流过磁隧道结的自旋极化电流使磁性材料的磁化方向翻转，进而使磁隧道结的电阻发生变化，完成数据的写入。该项技术大大提高了mram存储技术的读写可靠性，将是取代动态随机存取存储器(dram)和静态随机存取存储器(sram)的主要内存技术。
3.电子的自旋自由度，是构造高密度、低功耗、非易失的新一代自旋电子学器件的基础，对自旋流的激发、传输和探测成为当今自旋电子学的研究主题。但电子流携带的自旋不可避免产生焦耳热，其极化铁磁性也会产生杂散场，影响了功耗和可靠性的进一步优化。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中mram存储技术存在的可靠性问题，本发明提出了一种范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器及其实现方法，本发明利用磁性绝缘体的磁振子携带的自旋能够避免上述不足；通过自旋霍尔效应或热效应可以激发自旋波；通过逆自旋霍尔效应，就能实现对磁振子自旋波的直接电学测量；此外，随着二维本征磁性的实验证明以及低维带来的各向异性，基于磁振子自旋和二维磁性材料的磁存储器件成为可能。
5.本发明的一个目的在于提出一种范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器。
6.本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器包括：衬底层、范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层、注入电极、调控电极和探测电极；其中，在衬底层上设置范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层所在的平面为xy平面；范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层具有至少两个不同的晶轴方向，并且沿着这两个不同的晶轴方向的磁交换相互作用能的强度不同，一个晶轴方向的磁交换相互作用能强，另一个晶轴方向的磁交换相互作用能弱；在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层上分别设置注入电极、调控电极和探测电极；注入电极、调控电极和探测电极的水平形状分别为长条形，且处于同一平面；注入电极、调控电极和探测电极沿长边平行，调控电极位于注入电极与探测电极之间，且调控电极距离注入电极和探测电极的距离均小于10μm；探测电极的长边取向至少具有两个方向，两个长边取向分别垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相
互作用能弱的晶轴方向，信息传递的方向垂直于长边取向；在注入电极的两端分别设置有注入端口，注入电极通过两个注入端口连接至外部的交流电流源；在调控电极的两端分别设置有调控端口，调控电极通过两个调控端口连接至外部的直流电流源；在探测电极上分别设置有n+1个探测端口，每相邻的两个探测端口之间构成一个信息位，从而构成n个信息位，n为≥1的正整数，每相邻的两个探测端口连接至一个外部的交流电压表；
7.在写入时，利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁各向异性，通过严格控制每个信息位所在的探测电极的长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向或磁交换相互作用能弱的晶轴方向，实现“1”或“0”信号的准确写入；其中，长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向的所有信息位为“1”信号，同时长边取向垂直于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的所有信息位为“0”信号；
8.在读取时，范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器置于低于其磁转变温度的低温环境中；施加xy平面面内的外磁场与磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相互作用能弱的晶轴方向均具有夹角，使得范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层磁化，获得一个沿着外磁场方向的磁化分量外部的交流电流源通过注入端口向注入电极输入低频交流电流i
in
，位于注入电极下方的范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层会局部受热，从而在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层位于注入电极下方的周围区域会产生温度差δt；温度差导致自旋塞贝克效应，使得范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中的磁振子密度分布产生梯度，磁振子密度分布的梯度与温度梯度方向一致，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中产生垂直于长边取向的磁振子自旋流，磁振子自旋流的自旋极化矢量方向即为范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁化方向；并且由于磁振子密度分布的不均匀，磁振子自旋流沿磁化方向利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中磁振子的长程量子输运，扩散到范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层位于探测电极下方的区域；范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中位于探测电极下方的区域形成磁振子自旋的积累，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中位于探测电极下方的区域的局域磁矩与探测电极中的导电电子通过界面自旋-交换相互作用发生耦合，从而在探测电极中导致自旋的不平衡，引起电子的自旋流；电子的自旋流的空间矢量为垂直于范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层所在的平面，即电子的自旋流的空间矢量沿z方向，在探测电极中，自旋流电势沿着z方向逐渐减小；根据逆自旋霍尔效应，由于自旋轨道相互作用，在探测电极产生自旋电动势e
ishe
,自旋电动势表示为：
[0009][0010]
其中，θ
sh
为自旋霍尔角，ρ为探测电极的电阻率，为探测电极中自旋流的空间矢量，为探测电极的电子的自旋极化矢量；探测电极中自旋流的空间矢量由注入电流引起，并受调控电流i
gate
调控，随着调控电流i
gate
的变化而变化；探测电极产生的自旋电动势e
ishe
在探测端口产生二倍频电压v
2w
；
[0011]
外部的交流电压表通过探测端口，测量得到两个相邻的探测端口的二倍频电压v
2w
；
[0012]
外部的直流电流源通过调控端口向调控电极施加直流的调控电流i
gate
，直流的热
效应改变了磁振子自旋传输通道的温度，进而改变了范德瓦尔斯磁性绝缘体薄层的自旋塞贝克系数，从而改变了范德瓦尔斯磁性绝缘体薄层中磁振子自旋流，使得两个相邻的探测端口的二倍频电压v
2w
随之发生变化；通过调控电流i
gate
，使得位于与磁交换相互作用能弱的晶轴方向垂直的探测端口的二倍频电压v
2w
调为0，同时位于与磁交换相互作用能强的晶轴方向垂直的探测端口的二倍频电压v
2w
为非0的值，此时，连接长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向的所有信息位的交流电压表读取出“1”信号，同时连接长边取向垂直于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的所有信息位的交流电压表读取出“0”信号，从而实现只读存储器的准确读取操作。
[0013]
范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层属于二维层状材料，在层状平面内具有各向异性的磁交换相互作用能。在调控端口的电流为0的条件下，当长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向时，在探测端口测到的电压信号比长边取向垂直于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的信号强。在调控端口的电流不为0的条件下，随着调控端调控电流的增加，长边取向垂直于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的信息位测得的电压信号会以更快的速度经过零点，而此时长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向的信息位测得的电压信号仍远大于零。由此可见，只需要控制信息位上长边取向沿着上述范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的不同晶轴方向，使信息位上探测端口测到的电压信号分别由自旋沿着不同传输方向的传输引起的，就能实现只读存储器每个信息位上“0”或“1”信号的准确写入。因此，上述范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁各向异性，通过制备时严格控制每个信息位的长边取向，就能实现只读存储器的写入操作。
[0014]
进一步的，在读取的时候，为了使范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层呈现磁特性，通常需将该存储器放置于低温环境中。为了获得与长边取向垂直方向的磁场分量，施加的外磁场方向需与上述范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相互作用能弱的晶轴方向互成夹角。此外，调控端口要输入直流的调控电流抑制弱耦合方向的磁振子传输，使探测沿着磁交换相互作用能弱的晶轴方向传输的磁振子信号的探测电极上的信息位测得的电压信号为零。通过注入端口施加低频的交流电流，就能在信息位的探测口测到零电压值或非零值，对应写入的“0”和“1”信号。
[0015]
注入电极、调控电极和探测电极的宽度均为10nm～500nm，厚度均为5nm～500nm，探测电极的总长度根据信息位的位数的多少而定，一个信息位所占的长度为2nm～100μm；注入电极和调控电极的材料为铝、铜、铂、金、银、钨、铁、钴、镍和铬中的一种或多种的合金；探测电极的材料采用金属铂、钨、金、钽和cuir中的一种强自旋轨道耦合材料。
[0016]
衬底层采用半导体材料，sio2、si、蓝宝石、碳化硅或氮化物。进一步，衬底层为单面热氧化的sio2/si衬底或其他绝缘非磁衬底，衬底层的厚度范围为100μm～1000μm，其中sio2层或其他非磁绝缘层厚度范围为100nm到1000μm，并且绝缘基底的表面抛光。
[0017]
范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层采用crps4、crocl、crobr vobr、tiocl和dyocl中的一种；厚度为5nm～300nm。
[0018]
低频交流电流为10～150μa。
[0019]
注入电极、调控电极和探测电极连到外部的电路通过沉积厚度范围为1nm～50nm的钛和8nm～800nm的金或铜或铝电极来进行电连接。
[0020]
本发明的另一个目的在于提出一种范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器的实
现方法。
[0021]
本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器的实现方法，包括以下步骤：
[0022]
1)范范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器制备：
[0023]
a)在衬底层上设置范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层所在的平面为xy平面；范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层具有至少两个不同的晶轴方向，并且沿着这两个不同的晶轴方向的磁交换相互作用能的强度不同，一个晶轴方向的磁交换相互作用能强，另一个晶轴方向的磁交换相互作用能弱；
[0024]
b)在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层上分别设置注入电极、调控电极和探测电极；注入电极、调控电极和探测电极的水平形状分别为长条形，且处于同一平面；注入电极、调控电极和探测电极沿长边平行，调控电极位于注入电极与探测电极之间，且调控电极距离注入电极和探测电极的距离均小于10μm；探测电极的长边取向至少具有两个方向，两个长边取向分别垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相互作用能弱的晶轴方向，信息传递的方向垂直于长边取向；
[0025]
c)在注入电极的两端分别设置有注入端口，注入电极通过两个注入端口连接至外部的交流电流源；在调控电极的两端分别设置有调控端口，调控电极通过两个调控端口连接至外部的直流电流源；在探测电极上分别设置有n+1个探测端口，每相邻的两个探测端口之间构成一个信息位，从而构成n个信息位，n为≥1的正整数，每相邻的两个探测端口连接至一个外部的交流电压表；
[0026]
2)在写入时，利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁各向异性，通过严格控制每个信息位所在的探测电极的长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向或磁交换相互作用能弱的晶轴方向，实现“1”或“0”信号的准确写入；其中，长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向的所有信息位为“1”信号，同时长边取向垂直于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的所有信息位为“0”信号；
[0027]
3)在读取时，范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器置于低于其磁转变温度的低温环境中；施加xy平面面内的外磁场与磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相互作用能弱的晶轴方向均具有夹角，使得范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层磁化，获得一个沿着外磁场方向的磁化分量外部的交流电流源通过注入端口向注入电极输入低频交流电流i
in
，位于注入电极下方的范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层会局部受热，从而在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层位于注入电极下方的周围区域会产生温度差δt；温度差导致自旋塞贝克效应，使得范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中的磁振子密度分布产生梯度，磁振子密度分布的梯度与温度梯度方向一致，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中产生垂直于长边取向的磁振子自旋流，磁振子自旋流的自旋极化矢量方向即为范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁化方向；并且由于磁振子密度分布的不均匀，磁振子自旋流沿磁化方向利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中磁振子的长程量子输运，扩散到范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层位于探测电极下方的区域；范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中位于探测电极下方的区域形成磁振子自旋的积累，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中位于探测电极下方的区域的局域磁矩与探测电极中的导电电子通过界面自旋-交换相互作用发生耦合，从而在探测电极中导致自旋的不平衡，引起电子的自旋
流；电子的自旋流的空间矢量为垂直于范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层所在的平面，即电子的自旋流的空间矢量沿z方向，在探测电极中，自旋流电势沿着z方向逐渐减小；根据逆自旋霍尔效应，由于自旋轨道相互作用，在探测电极产生自旋电动势e
ishe
,自旋电动势表示为：
[0028][0029]
其中，θ
sh
为自旋霍尔角，ρ为探测电极的电阻率，为探测电极中自旋流的空间矢量，为探测电极的电子的自旋极化矢量；探测电极中自旋流的空间矢量由注入电流引起，并受调控电流i
gate
调控，随着调控电流i
gate
的变化而变化；探测电极产生的自旋电动势e
ishe
在探测端口产生二倍频电压v
2w
；
[0030]
外部的交流电压表通过探测端口，测量得到两个相邻的探测端口的二倍频电压v
2w
；
[0031]
4)外部的直流电流源通过调控端口向调控电极施加直流的调控电流i
gate
，直流的热效应改变了磁振子自旋传输通道的温度，进而改变了范德瓦尔斯磁性绝缘体薄层的自旋塞贝克系数，从而改变了范德瓦尔斯磁性绝缘体薄层中磁振子自旋流，使得两个相邻的探测端口的二倍频电压v
2w
随之发生变化；通过调控电流i
gate
，使得位于与磁交换相互作用能弱的晶轴方向垂直的探测端口的二倍频电压v
2w
调为0，同时位于与磁交换相互作用能强的晶轴方向垂直的探测端口的二倍频电压v
2w
为非0的值，此时，连接长边取向垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向的所有信息位的交流电压表读取出“1”信号，同时连接长边取向垂直于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的所有信息位的交流电压表读取出“0”信号，从而实现只读存储器的准确读取操作。
[0032]
其中，在步骤3)中，低频交流电流为10～150μa。
[0033]
本发明的优点：
[0034]
本发明利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中磁振子传输的各向异性，通过控制每个信息位上电极的方向，能够轻松地实现“0”和“1”信号的准确写入，由于此各向异性是晶体的固有本征属性，基于此实现的只读存储器具有非常高的稳定性；在读取时，通过热注入的方式使得上述范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中产生磁振子的自旋流，并利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中磁振子的长程量子输运以及上述范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层与探测电极之间的界面自旋-交换相互作用，在探测电极中引起了自旋流，并利用探测电极的强自旋轨道耦合特性，通过逆自旋霍尔效应测到了该自旋流引起的电压信号；由于范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中沿不同晶轴的磁交换相互作用能强度的不同会引起传输到非局域端自旋信号的强弱，从而能实现“0”和“1”信号的准确读取；本发明能够直接与基于磁振子的逻辑运算自旋电子学器件集成，用于新一代基于自旋的集成电路中。
附图说明
[0035]
图1为本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器的一个实施例的示意图；
[0036]
图2为本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器的一个实施例的俯视图；
[0037]
图3为本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器的一个实施例的原理图；
[0038]
图4为根据本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器的得到的两个信息位的探测端口测到的电压随着调控电流变化的示意图。
具体实施方式
[0039]
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
[0040]
如图1至3所示，本实施例的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器包括：衬底层1、范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层2、注入电极3、调控电极4和探测电极5；其中，在衬底层1上设置范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层2，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层2所在的平面为xy平面；范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层2具有至少两个不同的晶轴方向，并且沿着这两个不同的晶轴方向的磁交换相互作用能的强度不同，一个晶轴方向的磁交换相互作用能强，另一个晶轴方向的磁交换相互作用能弱；在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层2上分别设置注入电极3、调控电极4和探测电极5；注入电极3、调控电极4和探测电极5的水平形状分别为长条形，且处于同一平面；注入电极3、调控电极4和探测电极5沿长边平行，调控电极4位于注入电极3与探测电极5之间，且调控电极4距离注入电极3和探测电极5的距离为0.5μm；注入电极3、调控电极4和探测电极5的长边取向至少具有两个方向，两个长边取向分别垂直于磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相互作用能弱的晶轴方向，信息传递的方向垂直于长边取向；在注入电极3的两端分别设置有注入端口6，注入电极3通过注入端口连接至外部的交流电流源9；在调控电极4的两端分别设置有调控端口7，调控电极4通过调控端口连接至外部的直流电流源10；在探测电极5上分别设置有五个探测端口8，每相邻的两个探测端口之间构成一个信息位，从而构成四个信息位，每相邻的两个探测端口分别连接至一个外部的交流电压表11。
[0041]
在本实施例中，注入电极、调控电极和探测电极的宽度均为250nm，厚度均为10nm，注入电极、调控电极和探测电极的材料采用金属铂，一个信息位的长度为10μm；衬底层采用sio2/si；范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层采用crps4，厚度为5nm～300nm。
[0042]
范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器置于低于其磁转变温度的低温环境中；施加xy平面面内的4t的外磁场与磁交换相互作用能强的晶轴方向和磁交换相互作用能弱的晶轴方向均具有夹角，使得范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层磁化，获得一个沿着外磁场方向的磁化分量外部的交流电流源通过注入端口向注入电极输入10～150μa的低频交流电流i
in
，靠近注入电极的范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层会局部受热，从而在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的注入电极附近会产生温度差δt；温度差导致自旋塞贝克效应，使得范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中的磁振子密度分布产生梯度；磁振子密度分布的梯度与温度梯度方向一致，将在范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中产生垂直于长边取向(平行于x方向)的磁振子自旋流，磁振子自旋流的自旋极化矢量方向即为范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层的磁化方向；由于磁振子密度分布的不均匀，磁振子自旋流沿磁化方向利用范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中磁振子的长程量子输运能力，沿着x方向向外扩散；因为探测电极位于磁振子的长程量子输运的能力范围内，当扩散到探测电极下方的区域，范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层中位于探测电极下方的区域形成磁振子自旋的积累，自旋极化矢量方向有平行于x方向的磁化分量，范德瓦尔斯各
向异性磁性绝缘体薄层中位于探测电极下方的区域的局域磁矩与探测电极中的导电电子通过界面自旋-交换相互作用发生耦合，从而在探测电极中导致自旋的不平衡，引起电子的自旋流；电子的自旋流的空间矢量为垂直于范德瓦尔斯各向异性磁性绝缘体薄层所在的平面，即电子的自旋流的空间矢量沿z方向，在探测电极中，自旋流电势沿着z方向逐渐减小；根据逆自旋霍尔效应，由于自旋轨道相互作用，在探测电极产生自旋电动势e
ishe
,自旋电动势表示为：
[0043][0044]
其中，θ
sh
为自旋霍尔角，ρ为探测电极的电阻率，为探测电极中自旋流的空间矢量(z方向)，为探测电极的电子的自旋极化矢量(x方向)；探测电极中自旋流的空间矢量由注入电流引起，并受调控电流i
gate
调控，随着调控电流i
gate
的变化而变化；探测电极产生的自旋电动势e
ishe
在探测端口产生二倍频电压v
2w
；
[0045]
外部的交流电压表通过探测端口，测量得到两个相邻的探测端口的二倍频电压v
2w
；
[0046]
外部的直流电流源通过调控端口向调控电极施加直流的调控电流i
gate
，直流的热效应改变了磁振子自旋传输通道的温度，进而改变了范德瓦尔斯磁性绝缘体薄层的自旋塞贝克系数，从而改变了范德瓦尔斯磁性绝缘体薄层中磁振子自旋流，使得两个相邻的探测端口的二倍频电压v
2w
随之发生变化；通过调控电流i
gate
，使得位于与磁交换相互作用能弱的晶轴方向垂直的探测端口的二倍频电压v
2w
调为0，同时位于与磁交换相互作用能强的晶轴方向垂直的探测端口的二倍频电压v
2w
为非0的值，此时，连接长边取向平行于磁交换相互作用能强的晶轴方向的所有信息位的交流电压表读取出为“0”信号，同时连接长边取向平行于磁交换相互作用能弱的晶轴方向的所有信息位的交流电压表读取出“1”信号，从而实现只读存储器的准确读取操作。
[0047]
图4为本发明的一个实施例的实验得到的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器中的两个信息位的探测测到的电压随着调控电流的变化情况。第一信息位的长边取向平行于crps4晶体的《100》晶向，而在crps4晶体中，对应的磁振子自旋传输的方向沿《010》晶向，该方向交换强度大，为强耦合方向。第二信息位的长边取向平行于crps4薄膜晶体的《010》晶向，而在crps4薄膜晶体中，对应的磁振子自旋传输的方向沿《100》晶向，该方向磁交换相互作用能弱，为弱耦合方向。从图4中可以看出，两个信息位的探测端口测到的二倍频电压v
2w
(图4中y轴标记为v
2w，0
，其中“0”标记磁化方向垂直于探测电极，即v
2w，0
表示为磁化方向垂直于探测电极的二倍频电压)随着调控端电流的变化均呈现出偶函数的依赖关系，在调控电流为0时，探测端口测到的电压均出现极大值。第一信息位的极大值约为第二信息位的极大值的4倍。此后，随着调控电流绝对值的增大，两个信息位的探测端口电压均呈现下降的趋势并经过第一个零点。对于第二信息位，在调控电流到40μa时，探测端口测到的电压已经过零点，而此第一信息位探测端口的电压仍为200nv以上，这就能够分别作为该crps4只读存储器的“1”信号和“0”信号。综上，对于本发明的范德瓦尔斯各向异性磁振子只读存储器，只需要控制每个信息位上注入、调控和探测电极的方向平行于crps4晶体的《100》晶向或《010》晶向，就能够实现“1”“0”信号的准确写入。
[0048]
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。