1.一种基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,包括重金属层以及设置于重金属层上的磁隧道结,所述磁隧道结自下而上依次为反铁磁层、自由层、势垒层以及参考层;所述重金属层的宽度从重金属层的第一端至第二端增大,所述重金属层第一端的宽度和第二端的宽度均大于磁隧道结的宽度;所述重金属层用于在被施加逐步增大的电流时产生不同强度的自旋轨道力矩,利用反铁磁层与自由层之间的交换偏置作用,在不同强度的自旋轨道力矩的作用下使自由层的磁矩从部分翻转逐步至全部翻转,使自由层的磁矩方向与参考层的磁矩方向平行或反平行,以实现多阻态写入;所述自旋轨道矩磁存储单元的阻态变化是根据施加在重金属层的电流进行调控的。
2.根据权利要求1所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,通过以下方式调控所述自旋轨道矩磁存储单元的阻态从反平行态至平行态:初始阻态为反平行态,自由层的磁矩方向与参考层的磁矩方向反平行;在重金属层施加+x方向的电流,反铁磁层在交换偏置作用下打破时间反演对称性,使邻近重金属层第一端的自由层与反铁磁层的磁矩在重金属层的自旋轨道力矩作用下翻转至+x方向,翻转后的磁矩反向与参考层磁矩方向相同;逐步增大施加在重金属层的电流,自由层的磁矩翻转的区域逐步向邻近重金属层第二端的区域扩大,直至将整个自由层的磁矩方向完全翻转至与参考层的磁矩方向平行。
3.根据权利要求1所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,通过以下方式调控所述自旋轨道矩磁存储单元的阻态从平行态至反平行态:初始阻态为平行态,自由层的磁矩方向与参考层的磁矩方向平行;在重金属层施加-x方向的电流,反铁磁层在交换偏置作用下打破时间反演对称性,使邻近重金属层第一端的自由层与反铁磁层的磁矩在重金属层的自旋轨道力矩作用下翻转至-x方向,翻转后的磁矩反向与参考层磁矩方向相反;逐步增大施加在重金属层的电流,自由层的磁矩翻转的区域逐步向邻近重金属层第二端的区域扩大,直至将整个自由层的磁矩方向完全翻转至与参考层的磁矩方向反平行。
4.根据权利要求1所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,所述重金属层的平面形状为阶梯式梯形。
5.根据权利要求1所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,所述重金属层的材料为铂Pt。
6.根据权利要求1所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,所述反铁磁层的材料为铱锰IrMn、铁锰FeMn或锡锰SnMn。
7.根据权利要求1所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元,其特征在于,所述自由层和参考层的材料为钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB、镍铁NiFe中的一种或多种。
8.一种交换偏置磁随机存储器,其特征在于,包括权利要求1-7任一项所述的基于交换偏置的自旋轨道矩磁存储单元。