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本发明提供了一种基于拓扑绝缘体材料和自旋轨道转矩效应的磁子阀结构，包括：拓扑绝缘体层、磁子阀部件及金属电极由下至上依次位于衬底上；磁子阀部件由下至上依次包括：第一铁磁绝缘体层、反铁磁层及第二铁磁绝缘体层，或磁子阀部件由下至上依次包括：第一铁磁绝缘体层、非铁磁层及第二铁磁绝缘体层；所述第一铁磁绝缘体层和第二铁磁绝缘体层具有相同或者相反的磁矩方向；磁子阀结构的逆自旋霍尔电压在所述拓扑绝缘体层通入电流前后电平状态会改变。本发明利用拓扑绝缘体的高自旋霍尔角和高电导率特性，提升电流翻转磁矩的效率，可以将该磁子阀结构作为一种高效率、低损耗的新型存储器件结构。

中国专利文献CN 111697127A提出了一种基于重金属材料的自旋轨道转矩的磁随机存储器，重金属材料虽然具有较高的电导率，但是其自旋霍尔角较小，器件的效率还有待提高。中国专利文献CN 112054116A提出了一种基于III-V族窄禁带半导体的磁随机存储器，使用具有高迁移率的III-V族窄禁带半导体锑化铟或砷化铟作为自旋轨道转矩作用层。与传统基于重金属材料的自旋轨道转矩磁随机存储器(SOT-MRAM)相比，不仅能够与现有的半导体CMOS工艺相匹配，还可以提供比重金属材料更高的自旋轨道耦合强度，从而有效降低器件写入电流的功耗。但是该发明专利中磁隧道结仍采用传统的氧化铝作为绝缘层，重金属作为固定层，铁钴合金作为自由层，导致该结构的电流翻转磁矩效率仍然不高。自旋霍尔角是自旋流和电流绝对值的比值，角度值愈大，电流翻转磁矩的效率愈高；而电导率越高，电流越不易被通常为高电导的铁磁层旁路掉，损耗也越小。重金属电导率高，但自旋霍尔角却很小。

华中科技大学，简称华中大，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”、“985工程"、"211工程"、入选"强基计划"、"111计划"、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、湖北省2011计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划***，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟、中国人工智能教育联席会理事单位