Recent progresses in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy （PMA） are reviewed and summarized. At first, the concept and source of perpendicular magnetic anisotropy （PMA） are introduced. ...Recent progresses in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy （PMA） are reviewed and summarized. At first, the concept and source of perpendicular magnetic anisotropy （PMA） are introduced. Next, a historical overview of PMA materials as magnetic electrodes, such as the RE-TM alloys TbFeCo and GdFeCo, novel tetragonal manganese alloys Mn-Ga, L10-ordered （Co, Fe）/Pt alloy, multilayer film [Co, Fe, CoFe/Pt, Pd, Ni, AU]N, and ultra-thin magnetic metal/oxidized barrier is offered. The other part of the article focuses on the optimization and fabrication of CoFeB/MgO/CoFeB p-MTJs, which is thought to have high potential to meet the main demands for non-volatile magnetic random access memory.展开更多
基于Synopsys公司3D TCAD器件模拟,该文通过改变3种工艺参数,研究65 nm体硅CMOS工艺下PMOS晶体管工艺参数变化对静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)存储单元翻转恢复效应的影响。研究结果表明:降低PMOS晶体管的P+深阱掺...基于Synopsys公司3D TCAD器件模拟,该文通过改变3种工艺参数,研究65 nm体硅CMOS工艺下PMOS晶体管工艺参数变化对静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)存储单元翻转恢复效应的影响。研究结果表明:降低PMOS晶体管的P+深阱掺杂浓度、N阱掺杂浓度或调阈掺杂浓度,有助于减小翻转恢复所需的线性能量传输值(Linear Energy Transfer,LET);通过降低PMOS晶体管的P+深阱掺杂浓度和N阱掺杂浓度,使翻转恢复时间变长。该文研究结论有助于优化SRAM存储单元抗单粒子效应(Single-Event Effect,SEE)设计,并且可以指导体硅CMOS工艺下抗辐射集成电路的研究。展开更多
基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,研究平面型Co Fe B/Mg O磁隧道结的磁矩翻转特性.数值计算结果表明,Co Fe B与Mg O间的界面各向异性,可降低磁矩翻转的阈值电流密度,达到106A/cm2量级.固定层磁矩方向和类场自旋转移...基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,研究平面型Co Fe B/Mg O磁隧道结的磁矩翻转特性.数值计算结果表明,Co Fe B与Mg O间的界面各向异性,可降低磁矩翻转的阈值电流密度,达到106A/cm2量级.固定层磁矩方向和类场自旋转移力矩对自由层磁矩的翻转时间有重要影响.当固定层磁矩与自由层磁矩之间有一个小角度时,可显著加快自由层磁矩翻转.当类场自旋转移力矩与自旋转移力矩之比为负值时,类场自旋转移力矩与自旋转移力矩将促进自由层磁矩翻转;当相应的类场自旋转移力矩与自旋转移力矩之比为正值时,类场自旋转移力矩将阻碍自由层磁矩翻转.该研究可供自旋转移力矩驱动的磁性随机存储器件设计借鉴.展开更多
基于自旋转移矩的磁性随机存储器(Spin Transfer Torque-Based Magnetoresistive RAM,STT-MRAM)具有非易失性、可无限擦写和快速写入等优点而有望成为下一代低功耗通用存储器.尤其是近年来STT-MRAM商用芯片的成功问世进一步推动了该器...基于自旋转移矩的磁性随机存储器(Spin Transfer Torque-Based Magnetoresistive RAM,STT-MRAM)具有非易失性、可无限擦写和快速写入等优点而有望成为下一代低功耗通用存储器.尤其是近年来STT-MRAM商用芯片的成功问世进一步推动了该器件的研究与应用.本文首先阐述了MRAM的基本原理与发展历程,着重介绍了写入技术的演变以及磁各向异性的改善.然后总结了近期在3个领域的研究成果:(1)学术界开展了大量研究以探讨制备工艺和器件结构等因素对界面垂直磁各向异性的影响;(2)CoFeB-MgO双界面结构被提出,该结构在不增大写入电流的前提下增强了磁隧道结的热稳定性势垒;(3)新兴的自旋轨道矩写入方式引起了广泛的关注,该技术有望解决传统自旋转移矩所面临的速度瓶颈和势垒击穿风险.最后,本文扼要地介绍了STT-MRAM在芯片设计领域的最新进展.展开更多
基金supported by the State Key Project of Fundamental Research of Ministry of Science and Technology,China(Grant No.2010CB934400)the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.51229101 and 11374351)
文摘Recent progresses in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy （PMA） are reviewed and summarized. At first, the concept and source of perpendicular magnetic anisotropy （PMA） are introduced. Next, a historical overview of PMA materials as magnetic electrodes, such as the RE-TM alloys TbFeCo and GdFeCo, novel tetragonal manganese alloys Mn-Ga, L10-ordered （Co, Fe）/Pt alloy, multilayer film [Co, Fe, CoFe/Pt, Pd, Ni, AU]N, and ultra-thin magnetic metal/oxidized barrier is offered. The other part of the article focuses on the optimization and fabrication of CoFeB/MgO/CoFeB p-MTJs, which is thought to have high potential to meet the main demands for non-volatile magnetic random access memory.
文摘基于Synopsys公司3D TCAD器件模拟,该文通过改变3种工艺参数,研究65 nm体硅CMOS工艺下PMOS晶体管工艺参数变化对静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)存储单元翻转恢复效应的影响。研究结果表明:降低PMOS晶体管的P+深阱掺杂浓度、N阱掺杂浓度或调阈掺杂浓度,有助于减小翻转恢复所需的线性能量传输值(Linear Energy Transfer,LET);通过降低PMOS晶体管的P+深阱掺杂浓度和N阱掺杂浓度,使翻转恢复时间变长。该文研究结论有助于优化SRAM存储单元抗单粒子效应(Single-Event Effect,SEE)设计,并且可以指导体硅CMOS工艺下抗辐射集成电路的研究。
文摘基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,研究平面型Co Fe B/Mg O磁隧道结的磁矩翻转特性.数值计算结果表明,Co Fe B与Mg O间的界面各向异性,可降低磁矩翻转的阈值电流密度,达到106A/cm2量级.固定层磁矩方向和类场自旋转移力矩对自由层磁矩的翻转时间有重要影响.当固定层磁矩与自由层磁矩之间有一个小角度时,可显著加快自由层磁矩翻转.当类场自旋转移力矩与自旋转移力矩之比为负值时,类场自旋转移力矩与自旋转移力矩将促进自由层磁矩翻转;当相应的类场自旋转移力矩与自旋转移力矩之比为正值时,类场自旋转移力矩将阻碍自由层磁矩翻转.该研究可供自旋转移力矩驱动的磁性随机存储器件设计借鉴.
文摘基于自旋转移矩的磁性随机存储器(Spin Transfer Torque-Based Magnetoresistive RAM,STT-MRAM)具有非易失性、可无限擦写和快速写入等优点而有望成为下一代低功耗通用存储器.尤其是近年来STT-MRAM商用芯片的成功问世进一步推动了该器件的研究与应用.本文首先阐述了MRAM的基本原理与发展历程,着重介绍了写入技术的演变以及磁各向异性的改善.然后总结了近期在3个领域的研究成果:(1)学术界开展了大量研究以探讨制备工艺和器件结构等因素对界面垂直磁各向异性的影响;(2)CoFeB-MgO双界面结构被提出,该结构在不增大写入电流的前提下增强了磁隧道结的热稳定性势垒;(3)新兴的自旋轨道矩写入方式引起了广泛的关注,该技术有望解决传统自旋转移矩所面临的速度瓶颈和势垒击穿风险.最后,本文扼要地介绍了STT-MRAM在芯片设计领域的最新进展.
