29 octobre 2015
Amélioration des propriétés d’écriture de TAS-MRAM en changeant la forme de l’impulsion de tension
Contact : Ricardo Sousa

Fig. 1 : Probabilité d’écriture mesurée dans les deux sens d’écriture et avec les deux polarités de tension. L’écriture est de meilleure qualité lorsque la tension est diminuée progressivement (b) plutôt que brusquement (a).

Dans l’écriture des Mémoires Magnétiques à Accès Aléatoire à écriture assistée thermiquement (TAS-MRAM), le couple de transfert de spin obtenu par une impulsion de tension peut être utilisé pour faciliter l’écriture. Dans le cadre d’une collaboration entre Spintec et la société Crocus Technology, nous avons mis en évidence que dans certaines structures cette influence positive du couple de transfert de spin est principalement exercée pendant la phase finale de l’impulsion de tension, et est améliorée si le retour de la tension à 0 est progressif.

L’écriture des TAS-MRAM peut être assistée par le couple de transfert de spin exercé par l’impulsion de tension. Nous avons trouvé qu’il est possible d’améliorer l’influence du couple de transfert de spin sur l’écriture en diminuant la tension progressivement à la fin de l’impulsion. Le taux d’erreur peut être réduit d’un ordre de grandeur lorsque la tension diminue linéairement en 70 ns.

Les TAS-MRAM tirent parti du couplage d’échange entre une couche ferromagnétique et une couche antiferromagnétique pour assurer une bonne conservation de l’information dans la couche antiferromagnétique tout en ayant une écriture facile de la couche ferromagnétique. Pour l’écriture, le couplage d’échange est supprimé en chauffant par effet Joule grâce à une impulsion de tension. La fin de la phase d’écriture nécessite de refroidir tout en maintenant le moment magnétique où est stocké l’information dans la direction souhaitée, ce qui peut être fait grâce au couple de transfert de spin.

Ce résultat a été obtenu en observant les propriétés statistiques d’écriture de jonctions tunnels magnétiques fabriquées à la PTA (Platforme Technologique Amont), à partir d’un empilement de couches minces magnétiques développé conjointement par Spintec et Crocus Technology. Les tests d’écriture à la précision de 0,5 % ont été réalisés à Spintec avec des impulsions de 50 ns dont la durée du front descendant a été variée entre 3 ns et 150 ns.

Ce résultat donne un nouveau point de vue sur la dynamique thermique de ces dispositifs nanométriques, et suggère de nouvelles méthodes pour atteindre de très faibles taux d’erreur d’écriture dans les MRAM.

 

[1] A. Chavent, C. Ducruet, C. Portemont, C. Creuzet, L. Vila, J. Alvarez-Hérault, R.C. Sousa, I.L. Prejbeanu and B. Dieny, Applied Physics Letters, 107, 112403 (2015)

[2] C. Papusoi, R. Sousa, J. Herault, I. L. Prejbeanu, and B. Dieny, New J. Phys. 10, 103006 (2008)

[3] J. Z. Sun, M. C. Gaidis, G. Hu, E. J. O’Sullivan, S. L. Brown, J. J. Nowak, P. L. Trouilloud, and D. C. Worledge, J. Appl. Phys., 105, 07D109 (2009)

 

Maj : 29/10/2015 (1125)

 

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