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제1 방향으로 자화 방향이 결정되어 있는 주 고정층; 상기 주 고정층과 절연체(절연 물질)에 의해 구별되며, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 자화 방향이 결정되어 있는 보조 고정층; 상기 주 고정층 및 상기 보조 고정층 상에 적층되는 산화물 배리어층; 및상기 산화물 배리어층 상에 적층되며, 상기 주 고정층의 자화 방향과 평행(parallel) 및 반평행(antiparallel)의 안정적인 자화 상태를 갖는 자유층;을 포함하는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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제1항에 있어서, 외부로부터 인가되는 전압펄스를 상기 주 고정층으로 입력하기 위한 제1 단자; 외부로부터 인가되는 전압펄스를 상기 자유층으로 입력하기 위한 제2 단자; 및 외부로부터 인가되는 전압펄스를 상기 보조 고정층으로 입력하기 위한 제3 단자;를 더 포함하는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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3
제2항에 있어서, 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자를 통하는 전기적 제1 펄스에 의해 상기 자유층의 자화 방향이 시프팅되고, 상기 시프팅 이후에, 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자를 통하는 전기적 제2 펄스에 의해 상기 자유층의 자화 방향이 스위칭이 완료되는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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4
제1항에 있어서, 상기 제1 방향은 평면외 방향이고 상기 제2 방향은 평면내 방향이며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대해 수직인, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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5
제2항에 있어서, 전압이 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가될 때 발생하는 제2 스핀전달토크는, 전압이 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가될 때 발생하는 제1 스핀전달토크로 인해 자화 방향이 시프팅된 자유층에 가해져서 상기 자유층의 자화 방향이 업 또는 다운 방향이 되는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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6
제2항에 있어서, 전압이 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가되어 상기 제1 단자에서 상기 제3 단자로 흐르는 전류에 의해 발생하는 제2 스핀전달토크는, 전압이 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가될 때 발생하는 제1 스핀전달토크로 인해 자화 방향이 시프팅된 자유층에 가해져서 상기 자유층의 자화 방향이 업 방향이 되는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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7
제2항에 있어서, 전압이 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가되어 상기 제3 단자에서 상기 제1 단자로 흐르는 전류에 의해 발생하는 제2 스핀전달토크는, 전압이 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가될 때 발생하는 제1 스핀전달토크로 인해 자화 방향이 시프팅된 자유층에 가해져서 상기 자유층의 자화 방향이 다운 방향이 되는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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8
제1항에 있어서, 상기 보조 고정층의 자화 방향은 박막의 평면에 수평인 방향이고, 상기 주 고정층의 자화 방향은 박막의 평면에 수직인 방향인, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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9
제2항에 있어서, 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가되는 전압과 상기 제1 단자 및 상기 제3 단자 사이에 인가되는 전압은 서로 다른 전원에 의해 공급되는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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10
제1 방향으로 자화 방향이 결정되어 있는 주 고정 영역, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 자화 방향이 결정되어 있는 보조 영역 및 상기 주 고정 영역과 상기 보조 영역 사이의 절연 영역을 포함하는 제1 레이어; 상기 제1 레이어 상에 적층되며, 산화물 배리어를 포함하는 중간 레이어; 및상기 중간 레이어 상에 적층되며, 상기 제1 방향과 평행 및 반평행의 안정적인 자화 상태를 갖는 자유 영역을 포함하는 제2 레이어;를 포함하는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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11
제10항에 있어서, 상기 제1 레이어에서 상기 주 고정 영역 및 상기 보조 영역이 차지하는 면적은 각각 전체 면적의 20% 및 70%인, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자
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12
제1 방향으로 자화 방향이 결정되어 있는 주 고정층에 연결되는 제1 단자, 상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 자화 방향이 결정되어 있는 보조 고정층에 연결되는 제2 단자 및 상기 주 고정층의 자화 방향과 평행 및 반평행의 안정적인 자화 상태를 갖는 자유층에 연결되는 제3 단자 중 두 개의 단자들로 이루어지는 조합들에 순차적으로 전압을 인가하되, 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자로 이루어지는 조합으로 전압을 인가하여 상기 자유층의 자화 방향을 시프팅하는 단계; 및상기 제1 단자 및 상기 제3 단자로 이루어지는 조합으로 전압을 인가하여 상기 자유층의 자화 방향의 스위칭을 완료하는 단계;를 포함하는, 고속 고에너지효율 자기터널접합 소자의 동작 방법
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