МНОГОБИТОВАЯ ЯЧЕЙКА С СИНТЕТИЧЕСКИМ ЗАПОМИНАЮЩИМ СЛОЕМ

1. Способ записи и считывания более чем двух битов данных для ячейки магнитного оперативного запоминающего устройства (MRAM), содержащий:
магнитный туннельный переход, образованный из магнитного слоя считывания, имеющего намагниченность считывания, туннельного барьерного слоя и запоминающего слоя;
запоминающий слой, который может быть свободно ориентирован при высокотемпературном пороге, содержащий первый запоминающий ферромагнитный слой, имеющий первую намагниченность запоминания, второй запоминающий ферромагнитный слой, имеющий вторую намагниченность запоминания, и запоминающий антипараллельный связующий слой, магнитно связывающий первую и вторую намагниченность запоминания; причем способ содержит этапы, на которых:
нагревают магнитный туннельный переход до высокотемпературного порога;
ориентируют первую и вторую намагниченность запоминания; и
охлаждают магнитный туннельный переход до низкотемпературного порога, чтобы заморозить вторую намагниченность запоминания;
упомянутая ориентация первой и второй намагниченности запоминания содержит образование первой намагниченности запоминания с заданным углом относительно второй намагниченности запоминания таким образом, чтобы достичь заданного уровня состояния сопротивления магнитного туннельного перехода, определенного ориентацией первой намагниченности запоминания относительно намагниченности считывания; и где охлаждение магнитного туннельного перехода содержит замораживание второй намагниченности запоминания под заданным углом.
2. Способ по п.1, в котором ориентация первой и второй намагниченности запоминания содержит приложение внешнего магнитного поля, причем заданный угол определяют согласно величине и направлению магнитного поля.
3. Способ по п.2, в котором приложение внешнего магнитного поля осуществляют, по существу, параллельно оси анизотропии первой и второй намагниченности запоминания.
4. Способ по п.3, в котором упомянутая величина магнитного поля ниже значения переориентации спина, или равна значению переориентации спина или превышает его.
5. Способ по п.2, в котором приложение внешнего магнитного поля осуществляют, по существу, перпендикулярно оси анизотропии первой и второй намагниченности запоминания.
6. Способ по п.5, в котором упомянутая величина магнитного поля изменяется от значения насыщения первой и второй намагниченности запоминания и ниже.
7. Способ по п.1, в котором магнитный туннельный переход дополнительно содержит антиферромагнитный запоминающий слой, предназначенный, чтобы фиксировать вторую намагниченность запоминания при низкотемпературном пороге.
8. Способ по п.1, в котором намагниченность считывания слоя считывания фиксируют относительно направления намагниченности запоминания; и который дополнительно содержит пропускание тока считывания через магнитный туннельный переход, чтобы измерять сопротивление перехода магнитного туннельного перехода.
9. Способ по п.8, в котором магнитный туннельный переход дополнительно содержит антиферромагнитный слой считывания, фиксирующий намагниченность считывания.
10. Способ по п.1, в котором намагниченность считывания слоя считывания имеет направление, которое можно свободно изменять; причем способ дополнительно содержит выстраивание намагниченности считывания в первом выстроенном направлении таким образом, чтобы измерять первое сопротивление перехода магнитного туннельного перехода; выстраивание намагниченности считывания во втором выстроенном направлении таким образом, чтобы измерять второе сопротивление перехода магнитного туннельного перехода; и определение разности между первым и вторым сопротивлением перехода.
11. Способ по п.10, в котором выстраивание намагниченности считывания в первом выстроенном направлении содержит пропускание первого тока считывания, имеющего первую полярность, по линии тока; и выстраивание намагниченности считывания во втором выстроенном направлении содержит пропускание второго тока считывания, имеющего вторую полярность, по линии тока.
12. Способ по п.1, в котором первый запоминающий ферромагнитный слой и второй запоминающий ферромагнитный слой изготовлены из сплава CoFe, CoFeB или NiFe, и запоминающий антипараллельный связующий слой изготовлен из немагнитного слоя с материалом, выбранным из группы, состоящей из рутения, хрома, рения, иридия, родия, серебра, меди и иттрия.
13. Способ по п.1, в котором первый и второй запоминающий ферромагнитный слой имеет толщину, содержащуюся между около 1,5 нм и около 4 нм.
14. Способ по п.1, в котором запоминающий антипараллельный связующий слой изготовлен из рутения и имеет толщину, содержащуюся между около 0,6 нм и около 2 нм, предпочтительно между около 0,6 нм и около 0,9 нм или меджу около 1,6 нм и около 2 нм.
15. Способ по п.6, в котором значение насыщения первой и второй намагниченности запоминания изменяют путем изменения толщины запоминающего антипараллельного связующего слоя или путем изменения толщины первого и второго запоминающего слоя.