FR3126086A1 - Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall - Google Patents

Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall Download PDF

Info

Publication number
FR3126086A1
FR3126086A1 FR2108564A FR2108564A FR3126086A1 FR 3126086 A1 FR3126086 A1 FR 3126086A1 FR 2108564 A FR2108564 A FR 2108564A FR 2108564 A FR2108564 A FR 2108564A FR 3126086 A1 FR3126086 A1 FR 3126086A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
electrode
electronic system
contact
magnetic
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2108564A
Other languages
English (en)
Inventor
Cécile Grezes
Laurent VILA
Jean-Philippe ATTANE
Manuel Bibes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
Universite Grenoble Alpes
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Thales SA
Universite Grenoble Alpes
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Thales SA, Universite Grenoble Alpes, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR2108564A priority Critical patent/FR3126086A1/fr
Priority to US18/294,439 priority patent/US20240349625A1/en
Priority to EP22761144.9A priority patent/EP4381916A1/fr
Priority to JP2024506726A priority patent/JP2024528220A/ja
Priority to PCT/EP2022/071817 priority patent/WO2023012216A1/fr
Publication of FR3126086A1 publication Critical patent/FR3126086A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H10N52/101—Semiconductor Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1659—Cell access
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1673—Reading or sensing circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165—Auxiliary circuits
    • G11C11/1675—Writing or programming circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/18—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/221—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements using ferroelectric capacitors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/225—Auxiliary circuits
    • G11C11/2259—Cell access
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/225—Auxiliary circuits
    • G11C11/2273—Reading or sensing circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/225—Auxiliary circuits
    • G11C11/2275—Writing or programming circuits or methods
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/20—Spin-polarised current-controlled devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall La présente invention concerne un système électronique (10) comprenant : - un dispositif électronique (12) comportant un empilement de couches (18) comprenant : - une première électrode (24), - un sous-ensemble à états rémanents (26) contrôlables électriquement, - un gaz bidimensionnel d’électrons (30), - un sous-ensemble magnétique (34) comprenant au moins une couche magnétique, et - une deuxième électrode (36) comportant deux premiers contacts (C1, C3) et un deuxième contact (C2, C4), - un dispositif d’écriture (14) écrivant des états rémanents par application d’un champ électrique entre les deux électrodes (24, 36), et - un dispositif de lecture à effet Hall (16) lisant l’état rémanent en appliquant un courant entre les deux premiers contacts (C1, C3) et en mesurant la tension entre le deuxième contact (C2, C4) et un potentiel de référence. Figure pour l'abrégé : figure 1

Description

Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall
La présente invention concerne un système électronique à écriture non volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall.
La présente invention se rapporte au domaine de la microélectronique et notamment au domaine des dispositifs mémoires, aux dispositifs logiques, aux dispositifs neuromorphiques à base de diélectriques à contrôle électrique non-volatil, en particulier pour les technologies de l’information et de la communication. Les matériaux diélectriques à contrôle électrique non-volatile sont caractérisés par une relation non-linéaire entre la tension appliquée et la charge stockée apparente suivant un cycle d’hystérésis. Ces états rémanents du cycle d’hystérésis peuvent être utilisés pour stocker une information de manière non volatile.
Les matériaux ferroélectriques sont des exemples de tels matériaux à états rémanents. De fait, les matériaux ferroélectriques possèdent une polarisation macroscopique spontanée, qui peut être écrite en appliquant une tension. Il est possible de coder une information dans cet état ferroélectrique, ce qui a entraîné l’apparition de dispositifs mémoires/logiques ferroélectriques.
Un premier exemple de dispositif connu utilisant cet effet est la mémoire vive ferroélectrique Fe-RAM (renvoyant à la dénomination anglaise de « Ferroelectric Random Access Memory » qui signifie littéralement « Mémoire à accès aléatoire ferroélectrique »). La mémoire Fe-RAM est un dispositif de mémoire similaire à une mémoire vive dynamique DRAM (renvoyant à la dénomination anglaise de « Dynamic Random Access Memory » qui signifie littéralement « Mémoire à accès aléatoire dynamique ») à laquelle une couche ferroélectrique est ajoutée pour obtenir une propriété de non-volatilité. L'intérêt de la mémoire Fe-RAM est de combiner la rapidité de la mémoire vive et les caractéristiques non volatiles de la mémoire flash.
Dans le cas d’une mémoire Fe-RAM, l’écriture d’une information à mémoriser est réalisée par application d’une tension entre les deux faces de la couche ferroélectrique. L’information est ainsi codée dans l’état de polarisation de la couche ferroélectrique.
La lecture est réalisée en appliquant une tension et en mesurant le courant produit. Plus précisément, une impulsion de tension est appliquée entre les deux faces de la couche ferroélectrique de manière à tenter de commuter la polarisation depuis un premier état à vers un deuxième état, par exemple depuis l’état « 0 » vers l’état « 1 ». Si la mémoire Fe-RAM était déjà dans l’état « 1 », le seul courant produit lu est lié à l’impulsion de tension appliquée. Si la mémoire Fe-RAM était initialement dans l’état « 0 », le courant produit sera la somme du courant lié à l’impulsion de tension et du courant de dépolarisation, lié au renversement de la polarisation.
Le mécanisme de lecture est ainsi destructif : la lecture efface l’état mémoire stocké, ce qui implique de réécrire la mémoire Fe-RAM au moyen d’une architecture particulière.
Un deuxième exemple de dispositif connu utilisant les propriétés des matériaux ferroélectriques est le transistor ferroélectrique à effet de champ Fe-FET (renvoyant à la dénomination anglaise de « Ferroelectric Field Effect Transistor » qui signifie littéralement « Transistor à effet de champ ferroélectrique »). Les transistors à effets de champ sont des dispositifs unipolaires à 3 terminaux, basés sur l'action d'un champ électrique sur la conductivité d’un canal reliant la source au drain. Le Fe-FET utilise un élément ferroélectrique inséré entre l’électrode de grille et le canal afin d’obtenir la non-volatilité
Dans le cas d’un transistor Fe-FET, l’information est codée dans la polarisation de du matériau ferroélectrique qui agit comme une grille non-volatile, contrôlant la conductivité du canal du transistor. La lecture de l’état de polarisation se fait en mesurant la résistance longitudinale du canal (parallèle au courant de lecture) avec une tension inférieure à la tension coercitive du matériau ferroélectrique. La mémoire n’est pas effacée.
Le mécanisme de lecture est certes non-destructif mais souffre d’erreurs de lecture dues à la dépolarisation partielle induite par l’application de la tension de lecture sur le matériau ferroélectrique, et les contraintes imposées sur le choix de matériaux limitent l’endurance de ces dispositifs.
Les mémoires à accès aléatoires résistives Re-RAM (renvoyant à la dénomination anglaise de « Resistive Random Access Memory » qui signifie littéralement « Mémoire résistive à accès aléatoire ») sont un autre exemple de dispositif utilisant le contrôle électrique non-volatile de la résistance dans un matériau diélectrique.
Dans le cas des mémoires Re-RAM, un champ électrique est appliqué pour forcer le matériau diélectrique, qui est normalement isolant, à être conducteur à travers un canal de conduction. Cette conduction est obtenue par différents mécanismes dont le piégeage de charge, la migration d’ions ou encore la formation de filaments conducteurs. L’information est alors codée dans les états rémanents de résistance du canal de conduction de l’élément diélectrique.
La lecture se fait en mesurant la résistance du diélectrique avec une tension inférieure à la tension d’écriture aux bornes du diélectrique.
La lecture ne supprimant pas le codage de l’information, le mécanisme de lecture est en principe non-destructif mais souffre d’erreurs de lecture dues à l’effet de la tension de lecture sur le matériau diélectrique, et implique l’applications de tensions élevées.
Une alternative connue à la mémoire Re-RAM est d’utiliser une mémoire PC-RAM (renvoyant à la dénomination anglaise de « Phase Changing Random Access Memory » qui signifie littéralement « Mémoire à accès aléatoire à changement de phase »). Le matériau utilisé est alors un matériau à changement de phase, qui sous l’application d’un courant électrique va commuter entre une phase amorphe peu conductrice et une phase cristalline conductrice.
Néanmoins, un tel matériau suppose un déplacement de matière en fonctionnement, de sorte que ce type de composant souffre d’un problème d’endurance. Les mémoires PC-RAM impliquent également des tensions de travail élevées.
Il existe donc un besoin pour un système électronique non-volatil permettant de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, la description décrit un système électronique à écriture non volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall comprenant un dispositif électronique comportant un empilement de couches empilées selon une direction d’empilement, l’empilement de couches. L’empilement de couches comprend une première électrode, un sous-ensemble à états rémanents comprenant au moins une couche diélectrique telle que ledit sous-ensemble à états rémanents présente au minimum deux états rémanents contrôlables électriquement, un gaz bidimensionnel d’électrons, un sous-ensemble magnétique comprenant au moins une couche magnétique, et une deuxième électrode comportant deux premiers contacts s’étendant chacun selon une première direction et un deuxième contact s’étendant selon une deuxième direction, la deuxième direction étant distincte de la première direction, la première et la deuxième directions étant dans un plan perpendiculaire à la direction de l’empilement. Le système électronique comporte un dispositif d’écriture propre à écrire des états rémanents du sous-ensemble à états rémanents par application d’un champ électrique entre la première électrode et la deuxième électrode, et un dispositif de lecture à effet Hall propre à lire l’état rémanent du sous-ensemble à états rémanents en appliquant un courant entre les deux premiers contacts et en mesurant la tension entre le deuxième contact et un potentiel de référence.
Selon des modes de réalisation particuliers, le système électronique présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la première électrode comporte au moins un contact, le dispositif d’écriture appliquant le champ électrique entre l’au moins un contact de la première électrode et au moins un contact de la deuxième électrode.
- la première électrode est en contact avec le sous-ensemble à états rémanents.
- la première électrode est confondue avec le sous-ensemble à états rémanents.
- la deuxième électrode est en contact avec le gaz bidimensionnel d’électrons.
- la deuxième électrode est confondue avec le gaz bidimensionnel d’électrons.
- la deuxième électrode est en contact avec le sous-ensemble magnétique.
- la deuxième électrode est confondue avec le sous-ensemble magnétique.
- la deuxième électrode comporte au moins un contact additionnel, le potentiel de référence étant le potentiel du contact additionnel.
- les états rémanents contrôlables électriquement du sous-ensemble à états rémanents sont contrôlables par un effet ferroélectrique, un effet de charge piégée, un effet de migration d’ions ou une combinaison desdits effets.
- le gaz bidimensionnel d’électrons présente une densité de porteurs supérieure à 1010cm-2.
- le sous-ensemble magnétique comprend au moins un élément ferromagnétique choisi parmi un alliage métallique ferromagnétique, un oxyde ferromagnétique, un semiconducteur magnétique, un élément ferromagnétique composite à plusieurs couches ferromagnétiques et métalliques, un alliage d’Heusler, un alliage à base de terres rares ou une combinaison de ces matériaux.
- le sous-ensemble magnétique comprend au moins un élément ferrimagnétique choisi parmi un alliage métallique ferrimagnétique, un oxyde ferrimagnétique, un élément ferrimagnétique composite à plusieurs couches ferromagnétiques ou ferrimagnétiques et métalliques, ou un alliage ferrimagnétique à base de terres rares, ou une combinaison de ces matériaux.
- le sous-ensemble magnétique comprend au moins un élément antiferromagnétique choisi parmi un alliage métallique antiferromagnétique, un oxyde antiferromagnétique, un élément antiferromagnétique composite à plusieurs couches magnétiques et métalliques couplées entre elles de manière antiferromagnétique, ou une combinaison de ces matériaux.
- l’empilement de couches s’étend entre deux extrémités, une extrémité étant la première électrode et l’autre extrémité étant la deuxième électrode.
- le sous-ensemble magnétique comprend au moins un élément magnétique choisi parmi un matériau présentant un effet Hall extraordinaire supérieur à 0,5% et un matériau présentant une magnétorésistance supérieure à 0,5%.
- l’empilement de couches comporte également au moins une couche d’interfaçage, la couche d’interfaçage comportant au moins une couche choisie parmi une couche métallique non-magnétique et une couche présentant un effet spin-orbite.
- la couche d’interfaçage comporte au moins un élément parmi un métal, un semi-métal de Weyl, un matériau bidimensionnel, un dichalcogénure de métaux de transition et un isolant topologique.
- le système électronique comporte au moins un autre dispositif électronique (12), l’ensemble des dispositifs électroniques étant agencés en cascade ou sous forme de réseau, chaque autre dispositif électronique comportant un empilement de couches empilées selon la direction d’empilement.
- la première électrode d’un dispositif électronique est reliée à une deuxième électrode d’un dispositif électrique adjacent.
- l’un des contacts de la deuxième électrode d’un dispositif électronique est relié à l’un des contacts de la deuxième électrode d’un dispositif électronique adjacent.
Des caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la est une représentation schématique d’un exemple de système électronique à écriture non volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall comprenant notamment un sous-ensemble à états rémanents présentant au minimum deux états rémanents contrôlables électriquement, un gaz bidimensionnel d’électrons et un sous-ensemble magnétique,
- la est une représentation schématique d’un cycle d’hystérésis charge-tension d’un sous-ensemble à états rémanents,
- la est une représentation schématique de la dépendance en fonction de la tension des effets Hall extraordinaire et planaire dans un sous-ensemble ferromagnétique,
- la est une représentation schématique d’un autre exemple de système électronique à écriture non volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall,
- la est une représentation schématique d’un exemple de système constitué par imbrication en cascade de dispositifs électroniques non-volatils, et
- la est une représentation schématique d’un exemple de système constitué par imbrication en réseau de dispositifs électroniques non-volatils.
Un système électronique à écriture non volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall 10 est illustré sur la . Dans la suite, un tel système est simplement dénommé système électronique.
Le système électronique 10 comporte un dispositif électronique 12, un dispositif d’écriture 14 et un dispositif de lecture à effet Hall 16.
Le système électronique 10 est, par exemple, une mémoire, un dispositif logique ou un dispositif neuromorphique.
Dans le présent cas, il peut déjà être noté que le système électronique 10 présente la spécificité d’être un système à contrôle électrique et lecture par effet Hall.
Pour rappel, un effet Hall correspond au fait qu’un courant électrique traversant un matériau engendre un champ électrique et donc une tension perpendiculaire à ce courant.
Par exemple, l’effet Hall dit classique, qui apparaît lorsqu’un champ magnétique est appliqué, engendre une tension perpendiculaire à ce champ magnétique et à ce courant.
Selon un autre exemple, l’effet Hall dit anormal ou extraordinaire, qui apparaît lorsque le matériau porte une aimantation, engendre une tension perpendiculaire à cette aimantation et à ce courant.
Selon encore un autre exemple, l’effet Hall planaire, qui apparaît lorsque le matériau porte une aimantation dans le plan de la couche, engendre une tension dans le plan de la couche et perpendiculaire à ce courant.
Selon l’exemple de la , le dispositif électronique 12 comporte un empilement de couches 18.
Les couches de l’empilement 18 sont des couches empilées selon une direction d’empilement Z.
Il est alors défini deux directions longitudinales qui sont perpendiculaires à la direction d’empilement Z, une première direction longitudinale X et une deuxième direction longitudinale Y. Les deux directions longitudinales X et Y sont orthogonales entre elles et choisies de sorte que le repère X, Y et Z soit direct.
En variante, la première direction longitudinale X et la deuxième direction longitudinale Y sont simplement distinctes et ne sont pas orthogonales entre elles.
En référence à la , il est également défini des notions relatives de bas et de haut par rapport à la direction d’empilement Z. Une couche est située plus bas qu’une autre couche si elle est plus basse dans la représentation sur la feuille de la .
Enfin, l’épaisseur d’une couche est définie comme la dimension le long de la direction d’empilement Z de la couche, c’est-à-dire la distance entre ses deux faces.
Selon l’exemple de la , l’empilement 18 est un empilement de couches superposées en forme de croix.
D’autres formes sont possibles comme cela sera décrit ultérieurement en référence à la .
Dans l’exemple décrit, la croix est formée par la réunion de deux branches 20 et 22, une première branche 20 étant selon la première direction longitudinale X et la deuxième branche 22 étant selon la deuxième direction longitudinale Y.
Pour le cas de la , depuis le bas vers le haut, le dispositif électronique 12 comporte une première électrode 24, un sous-ensemble à états rémanents 26, une première couche d’interfaçage 28, un gaz bidimensionnel d’électrons 30, une deuxième couche d’interfaçage 32, un sous-ensemble magnétique 34 et une deuxième électrode 36.
Cet ordre des couches n’est pas limitatif et d’autres ordres possibles seront décrits ultérieurement.
Dans l’exemple décrit, la première électrode 24 comporte un contact et la deuxième électrode 36 comporte quatre contacts, de sorte que le dispositif électronique 12 comporte cinq contacts.
Aussi, dans la suite, les contacts de la deuxième électrode 36 sont dénommés respectivement premier contact C1, deuxième contact C2, troisième contact C3, quatrième contact C4 et le contact de la première électrode 24 est dénommé cinquième contact C5.
Chaque contact C1, C2, C3, C4 et C5 est un contact électrique.
Dans la représentation de la , chaque contact C1, C2, C3, C4 est représenté sous la forme d’un parallélépipède s’étendant selon une direction principale.
Bien que cette forme soit non limitative, chaque contact C1, C2, C3, C4 présente une direction principale respective.
En outre, il peut être noté que le contact pour l’écriture au niveau de la deuxième électrode 36 peut être n’importe où sur celle-ci. Il peut être réalisé par un des contacts C1, C2, C3, C4 précités, ou par un contact spécifique pouvant être par exemple au centre de la croix formée par la deuxième électrode 36.
Selon l’exemple de la , la première électrode 24 est connectée électriquement via le contact C5. Il est à noter que chaque électrode 24 ou 36 peut être réalisée par des couches conductrices disposées de part et d’autre de l’empilement mais lorsqu’une des couches externes de l’empilement est conductrice, l’électrode 24 ou 36 associée à cette couche peut-être la couche externe elle-même.
Selon l’exemple décrit, le sous-ensemble à états rémanents 26 est positionné sur la première électrode 24.
L’expression « sous-ensemble » désigne ici aussi bien une couche unique qu’un ensemble de couches.
Dans tous les cas, que ce soit une couche ou plusieurs couches, le sous-ensemble à états rémanents 26 forme un élément diélectrique non-volatil à contrôle électrique.
L’élément diélectrique présente une relation non-linéaire entre la tension V appliquée entre ses faces et la charge Q stockée apparente suivant un cycle d’hystérésis, résultant en au minimum deux états rémanents.
La présente graphiquement un exemple de telle relation en montrant le cycle d’hystérésis Q - V caractéristique d’un diélectrique non-volatil à contrôle électrique. Comme visible sur la , le cycle d’hystérésis comporte deux état rémanents notés A et B.
Une telle relation non-linéaire peut, par exemple, résulter d’un contrôle électrique utilisant un effet ferroélectrique, un effet de charge piégée, un effet de migration d’ions ou une combinaison de plusieurs de ces effets.
L’utilisation du sous-ensemble à états rémanents 26 permet de contrôler électriquement de manière non-volatile la conductivité du gaz bidimensionnel d’électrons 30.
Dans tous les cas, le sous-ensemble à états rémanents 26 présente lesdits états rémanents contrôlable électriquement, et comprend au moins un matériau diélectrique.
Selon un premier exemple, le matériau diélectrique est une structure pérovskite de type ABO3(où A et B sont des cations). Une telle structure est une structure pérovskite oxyde.
Ainsi, le matériau diélectrique est, par exemple, en BaTiO3, en PZT (c’est-à-dire en PbZr1-xTixO3avec x variant entre 0 et 1), en PMN-PT (c’est-à-dire en [1-x]Pb(Mg1/3Nb2/3)O3– xPbTiO3avec x variant entre 0 et 1), en BiFeO3(éventuellement dopé, par exemple en terres rares sur le site du Bi, ou en Mn sur le site du Fe), en SrTiO3 (éventuellement dopé), en KTiO3 (éventuellement dopé), en Pr0,7Ca0,3MnO3(éventuellement dopé) ou en YMnO3 (éventuellement dopé).
Selon un deuxième exemple, le matériau diélectrique est (Hf1-xZrx)O2ou (Hf1-xGax)O2(x variant entre 0 et 1), ou leurs alliages.
Le matériau diélectrique peut également être du poly(fluorure de vinylidène).
Dans un tel deuxième exemple, le matériau diélectrique n’a pas la structure pérovskite, au contraire du premier exemple.
Selon un troisième exemple, le matériau diélectrique est un semiconducteur ferroélectrique.
GeTe, BiTeI, BiAlO3, et Bi2WO3, éventuellement dopé, sont des exemples de tels matériaux semiconducteurs ferroélectriques.
Selon un quatrième exemple, le matériau diélectrique est choisi parmi les composés suivant : le SiOxNx, le (Ta2O5)x(TiO2)1−xou le (Nb2O5 ) x(TiNb2O7)1-x (x variant entre 0 et 1).
Selon un cinquième exemple, le matériau diélectrique est choisi parmi des structures perovskites halides telles que CsPbBr3, MAPbI3, ou MAPbBr3.
Dans chacun des exemples précédents, l’existence des états rémanents provient d’un effet ferroélectrique, d’un effet de charge piégée, d’un effet de migration d’ions ou d’une combinaison de plusieurs de ces effets. En pratique, l’effet prédominant dépend des conditions de dépôt de la couche diélectrique. Selon l’exemple décrit, le champ électrique coercitif de l’élément diélectrique et son épaisseur sont suffisamment faibles pour que le dispositif d’écriture 14 puisse écrire les états rémanents à des tensions compatibles avec les technologies microélectronique, c’est-à-dire des tensions inférieures à 10 Volts (<10 V). Une épaisseur inférieure à 100 nm et avantageusement inférieure à 50 nm dans les matériaux précités permet d’obtenir de telles propriétés. Le sous-ensemble à états rémanents 26 est également endurant au cyclage, typiquement capable de supporter au moins 104cycles.
Dans certains cas, il est favorable d’utiliser un substrat spécifique de manière à moduler ses propriétés de contrôle électrique non-volatil.
Le gaz bidimensionnel d’électrons 30 est un gaz confiné d’électrons qui se forme à une interface entre deux couches. Le confinement est tel qu’il peut être considéré que ce gaz est strictement bidimensionnel.
Le gaz bidimensionnel d’électrons 30 peut se former à l’interface entre deux couches de l’empilement 18.
La résistance du gaz bidimensionnel d’électrons 30 est modulable électriquement de manière non-volatile sous l’effet du sous-ensemble à états rémanents 26, plus précisément en choisissant l’état rémanent du sous-ensemble à états rémanents 26.
De préférence, le gaz bidimensionnel d’électrons présente une forte densité de porteurs (typiquement supérieure à 101 0cm-2) pour améliorer la modulation électrique de l’effet Hall.
Le sous-ensemble magnétique 34 est propre à générer une contribution à l’effet Hall du dispositif électronique 12.
Selon les cas, il s’agit d’un effet Hall extraordinaire, d’un effet Hall planaire ou d’une génération d’un champ dipolaire. Dans ce dernier cas, c’est l’action du champ dipolaire sur le gaz bidimensionnel d’électrons qui contribue à l’effet Hall.
Le sous-ensemble magnétique 34 comprend au moins une couche magnétique.
Par exemple, le sous-ensemble magnétique 34 est réalisé en un ou plusieurs matériaux, et comprend au moins un élément ferromagnétique, ferrimagnétique ou antiferromagnétique.
En variante ou en complément, le sous-ensemble magnétique 34 comporte également des couches d’ancrage de l’aimantation, c’est-à-dire destinées à fixer la direction de l’aimantation.
Selon un premier cas, le sous-ensemble magnétique comprend un matériau ferromagnétique.
Selon un premier exemple, le matériau ferromagnétique est une alliage métallique ferromagnétique composé par des éléments tels que Co, Fe, B, Ni ou Al.
Selon un deuxième exemple, le matériau ferromagnétique est un oxyde ferromagnétique.
Selon un troisième exemple, le matériau ferromagnétique est un semiconducteur magnétique.
Selon un quatrième exemple, le matériau ferromagnétique est un élément ferromagnétique composite de type [FM/M]n/FM, c’est-à-dire un empilement de plusieurs couches ferromagnétiques FM et métalliques M couplées entre elles.
Le nombre n varie entre 1 et 10.
Les matériaux ferromagnétiques FM sont, par exemple, ceux des trois premiers exemples.
Les matériaux métalliques M sont choisis parmi Al, Ta, Ru, Pt, W, Ir, Mo, Ti, Y et Au.
Selon un cinquième exemple, le matériau ferromagnétique est un alliage de Heusler. Cu2MnAl, Cu2MnIn, Cu2MnSn, NfiMnAl, NfiMnln, NfiMnSn, NfiMnSb, Ni2MnGa Co2MnAl, Co2MnSi, Co2MnGa, Co2MnGe, Pd2MnAl, Pd2MnIn, Pd2MnSn, Pd2MnSb, Co2FeSi, Co2FeAl, Fe2VAl, Mn2VGa, Co2FeGe, MnGa, ou MnGaRu sont des exemples d’alliages de Heusler.
Selon un sixième exemple, le matériau ferromagnétique peut être fait avec des alliages à base de terres rares, comme, par exemple Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, ou Dy.
Selon un deuxième cas, le sous-ensemble magnétique 34 comprend au moins un élément ferrimagnétique, par exemple choisi parmi un alliage métallique ferrimagnétique, un oxyde ferrimagnétique, un élément ferrimagnétique composite à plusieurs couches ferromagnétiques ou ferrimagnétiques et métalliques, un alliage d’Heusler ou un alliage ferrimagnétique à base de terres rares, ou une combinaison de ces matériaux.
Selon un troisième cas, le sous-ensemble magnétique 34 comprend au moins un élément antiferromagnétique, par exemple choisi parmi un alliage métallique antiferromagnétique, un oxyde antiferromagnétique, un élément antiferromagnétique composite à plusieurs couches magnétiques et métalliques couplées entre elles de manière antiferromagnétique, ou une combinaison de ces matériaux.
L’épaisseur du sous-ensemble magnétique 34 est faible (typiquement inférieur à 100 nm), de manière à optimiser la lecture par l’effet Hall du dispositif de lecture à effet Hall 16.
Par ailleurs, le choix des matériaux pourra varier selon la nature de l’effet Hall utilisé par le dispositif de lecture à effet Hall 16.
Dans le cas d’un dispositif de lecture à effet Hall 16 exploitant l’effet Hall extraordinaire, il est préférable de choisir des matériaux à aimantation perpendiculaire et avantageusement avec des angles d’effet Hall extraordinaire supérieurs à 0,5%.
Pour un effet Hall planaire, il est préférable de choisir des matériaux à aimantation planaire avec une magnétorésistance anisotrope supérieure à 0,5%.
Enfin, dans le cas d’une mesure par effet Hall normal, via le champ démagnétisant créé dans le gaz bidimensionnel d’électrons par le sous-ensemble ferromagnétique, il est préférable d’utiliser un matériau à forte aimantation, c’est-à-dire un matériau tel que µ0MS > 0,2 Tesla (T).
Selon l’exemple de la , le dispositif électronique 12 comporte deux couches additionnelles qui sont les couches d’interfaçage 28 et 32.
Selon leur position et/ou leur composition, chaque couche d’interfaçage 28 et 32 exerce une ou plusieurs des fonctions suivantes : protéger le gaz bidimensionnel d’électrons 30, participer à la formation du gaz bidimensionnel d’électrons 30, améliorer ses propriétés de transport, améliorer les propriétés de transport électronique du dispositif électronique 12, et/ou améliorer la modulation électrique de l’effet Hall pour faciliter la lecture par le dispositif de lecture à effet Hall 16.
Chaque couche d’interfaçage 28 et 32 présente une épaisseur relativement faible, par exemple inférieure ou égale à 10 nm.
A titre d’exemple, la couche d’interfaçage 28 ou 32 est une couche constituée d’un élément des colonnes 3d, 4d, 5d, 4f, 5f de la classification périodique comme Al, Ta, Ru, Pt, W, Ir, Mo, Ti, Y, Au, ou une combinaison de ces éléments tel que PtW.
Selon un autre exemple, la couche d’interfaçage 28 ou 32 est une couche réalisée dans un matériau à fort couplage spin-orbite.
Un matériau à fort couplage spin-orbite est un matériau permettant de convertir un courant de charge en courant de spin.
Par exemple, le matériau à fort couplage spin-orbite est du Tantalum (β-Ta), du BiSb, du Ta, du β-Tungstène (β -W), du W ou du Pt.
Selon un deuxième exemple, le matériau à fort couplage spin-orbite est du Cu ou de l’Au dopé avec des éléments des colonnes 3d, 4d, 5d, 4f, 5f de la classification périodique comme W, Ta, Bi de manière à obtenir des effets spin-orbite importants, ou une combinaison d’éléments 5d, tel que PtW.
Selon un troisième exemple, le matériau à fort couplage spin-orbite est un matériau spin-orbite bidimensionnel.
A titre d’exemple de matériau spin-orbite bidimensionnel, il peut être cité les matériaux suivants : le graphène, le BiSe2, le BiS2, BiSexTe2-x(x variant entre 0 et 2), le BiS, le TiS, le WS2, le MoS2, le TiSe2, le VSe2, le MoSe2, le B2S3, le Sb2S, le T0,75S, le Re2S7, le LaCPS2, le LaOAsS2, le ScOBiS2, le GaOBiS2, le AIOBiS2, le LaOSbS2, le BiOBiS2, le YOBiS2, le InOBiS2, le LaOBiSe2, le TiOBiS2, le CeOBiS2, le PrOBiS2, le NdOBiS2, le LaOBiS2, ou le SrFBiS2.
Les matériaux précités peuvent éventuellement être dopés.
Selon un quatrième exemple, le matériau à fort couplage spin-orbite est un isolant topologique. Un isolant topologique est un matériau ayant une structure de bande de type isolant mais qui possède des états de surface métalliques.
Par exemple, le matériau à fort couplage spin-orbite est du Bi2Se3, du BiSbTe, du SbTe3, du HgTe ou du α-Sn.
Selon un cinquième exemple, le matériau à fort couplage spin-orbite est un semimétal de Weyl.
Dans un tel cas, le matériau à fort couplage spin-orbite est, par exemple, du TaAs, du TaP, du NbAs, du NbP, du Na3Bi, du Cd3As2, du WTe2ou du MoTe2.
En outre, une irradiation du matériau peut être mise en œuvre avec des ions, comme les ions He ou les ions Ar.
Selon un sixième exemple, le matériau de la couche spin-orbite est un dichalcogénure de métaux de transition, et de préférence un dichalcogénure de type ROCh2. Un tel matériau présente effectivement un bon effet Rashba.
Dans une telle formule, ‘R’ est par exemple choisi parmi du La, du Ce, du Pr, du Nd, du Sr, du Sc, du Ga, de l’Al, ou de l’In tandis que ‘Ch’ est choisi parmi du S, du Se ou du Te.
La deuxième électrode 36 comporte les deux branches 20 et 22 et quatre contacts, à savoir le premier contact C1, le deuxième contact C2, le troisième contact C3 et le quatrième contact C4.
Les branches 20 et 22 sont en contact ou confondues soit avec le gaz bidimensionnel d’électrons 30, soit avec le sous-ensemble magnétique 34.
Les contacts C1, C2, C3 et C4 sont opposés deux à deux.
Ainsi, dans l’exemple décrit, le deuxième contact C2 et le quatrième contact C4 forment une paire de contacts opposés et s’étendent chacun principalement le long de la même direction, à savoir la première direction longitudinale X. Le premier contact C1 et le troisième contact C3 forment l’autre paire de contacts opposés et s’étendent chacun principalement le long de la même direction, à savoir la deuxième direction longitudinale Y.
Le fonctionnement du système est maintenant décrit en référence à la .
Comme expliqué en référence à la , le sous-ensemble à états rémanents 26 comporte deux états rémanents notés A et B.
En écriture, le dispositif d’écriture 14 vient modifier ces états par application d’une tension entre la première électrode 24 et la deuxième électrode 36.
Selon l’exemple décrit, comme le montre les traits pointillés sur la , le dispositif d’écriture 14 écrit en appliquant une tension entre le premier contact C1 et le cinquième contact C5. N’importe quel contact de la deuxième électrode 36 peut être utilisé ici.
De ce fait, le dispositif d’écriture 14 est, par exemple, un transistor permettant de charger positivement ou négativement la deuxième électrode 36.
Le mécanisme de lecture des états rémanents A ou B par le dispositif de lecture à effet Hall 16 implique l’effet Hall.
Pour cela, le dispositif de lecture à effet Hall 16 vient mesurer la différence de potentiel, c’est-à-dire la tension, produite par effet Hall entre le deuxième contact C2 et le quatrième contact C4 lorsqu’un courant est appliqué entre le premier contact C1 et le troisième contact C3.
En l’absence de quatrième contact C4 (qui peut être vu dans le mode de réalisation décrit comme un contact additionnel), le potentiel de référence peut être le potentiel du troisième contact C3 ou de tout autre contact même extérieur au système, par exemple le potentiel de la terre.
La lecture par effet Hall se fait donc en mesurant la résistance de Hall du sous-empilement magnétique 34, perpendiculairement au courant de lecture appliqué.
Le dispositif de lecture à effet Hall 16 comporte ainsi une unité d’injection de courant et une unité de mesure de la tension de Hall. A titre d’exemple, l’unité d’injection de courant est un transistor distinct de celui du dispositif d’écriture 14.
Le graphe de la montre bien qu’il est possible de déterminer les deux états par cette mesure. De fait, le graphe de la présente la dépendance en fonction de la tension appliquée de l’effet Hall extraordinaire (AHE) et de l’effet Hall planaire (PHE) dans le sous-empilement magnétique 34, mesurée entre le deuxième contact C2 et le quatrième contact C4 pendant l’application d’un courant de 10 microampères (µA) entre le premier contact C1 et le troisième contact C3.
Ainsi, la lecture par effet Hall est non-destructrice, au sens où elle ne modifie pas l’état du sous-ensemble à états rémanents 26.
De ce fait, le système électronique 10 associe de manière originale un gaz bidimensionnel d’électrons 30 et un sous-ensemble magnétique 34 pour une lecture par effet Hall, non-destructrice et compatible avec tout type d’élément diélectrique non-volatil à contrôle électrique. En effet, il est indifférent que l’élément diélectrique soit basé sur un effet ferroélectrique, un effet de charge piégée, un effet de migration d’ions, un effet de formation filamentaires ou une combinaison de ces effets.
L’association du gaz bidimensionnel d’électrons 30 et du sous-ensemble magnétique 34 permet une augmentation de l’effet Hall permettant sa détection de manière fiable et répétable.
Cela permet de bénéficier de meilleures performance d’écriture et de lecture pour le système électronique 10.
En outre, la fabrication du dispositif électronique 12 est relativement aisée dans la mesure où l’ensemble 18 peut ici être lithographié et gravé sur toute l’épaisseur.
D’autres modes de réalisation du système électronique 10 sont également envisageables.
Selon un premier exemple, le dispositif électronique 12 est dépourvu de couches d’interfaçage ou en comporte une seule.
Selon une autre variante, le dispositif comporte un empilement 18 avec des couches agencées selon un ordre différent lorsque l’empilement 18 est parcouru depuis le bas vers le haut.
En ne considérant pas les couches d’interfaçages qui peuvent être présentes ou non dans chacun des modes de réalisation qui vont maintenant être décrits, l’empilement 18 de la présente depuis le bas vers le haut le sous-ensemble à états rémanents 26, la couche de gaz bidimensionnel 30 et le sous-ensemble magnétique 34.
Selon encore un autre exemple, l’ordre est le suivant : sous-ensemble à états rémanents 26, puis sous-ensemble magnétique 34 puis couche de gaz bidimensionnel 30.
En outre, selon les cas, la première électrode 24 peut être positionnée soit en haut (en tant qu’électrode supérieure) soit en bas (en tant qu’électrode inférieure). Dans le premier cas, les contacts C1 à C4 de la première électrode 24 sont déposées en dernier par rapport aux autres couches de l’empilement 18 alors qu’ils sont déposés en premier dans le deuxième cas.
Le fonctionnement et les avantages décrits pour le cas de la restent inchangés pour ces modes de réalisation avec un ordre différent des couches principales. Autrement formulé, l’ordre des couches entre les deux électrodes 24 et 26 peut être varié selon les besoin, les deux électrodes 24 et 26 étant à chaque fois disposées aux extrémités de l’empilement 18.
Un autre mode de réalisation du dispositif est illustré sur la .
Dans cet exemple, le quatrième contact C4 est supprimé.
Le dispositif présente alors un empilement de couches superposées en forme d’un « T » au lieu de la forme en croix.
La lecture de la tension de Hall se fait alors entre le deuxième contact C2 et un potentiel électrique de référence.
Le potentiel de référence est, par exemple, le potentiel du premier contact C1 ou du troisième contact C3.
Cela peut permettre par exemple l’optimisation de la densité de dispositifs 12.
Il est à noter que, comme le cas de la , l’ordre des couches principales peut varier similairement et les couches d’interfaçages 28 et 32 peuvent être présentes ou non.
En référence aux figures 5 et 6, il est également possible d’envisager un système électronique 10 comportant plusieurs dispositifs électroniques 12.
Le cas de la correspond au cas de dispositifs électroniques 12 reliés ensemble de manière à former un réseau.
Le réseau comprend n dispositifs électroniques 12 sur une ligne et m dispositifs électroniques 12 sur une colonne, m et n étant des entiers dont l’un au moins est supérieur ou égal à 2.
Dans l’exemple représenté, le troisième contact C3 d’un dispositif électronique 12 d’une ligne est relié au premier contact C1 du dispositif électronique 12 voisin sur la même ligne via un liaison 38.
Pour ce qui concerne une colonne, le quatrième contact C4 d’un dispositif électronique 12 est relié au deuxième contact C2 du dispositif électronique 12 voisin sur la même ligne via un liaison 40.
Un tel agencement permet de faire passer le courant de lecture au travers de plusieurs dispositifs électroniques et/ou de sommer les tensions de lecture. La lecture s’en trouve améliorée.
Il est à noter que, comme le cas de la , l’ordre des couches principales peut varier similairement.
Il est à noter qu’il est possible de supprimer, comme dans le cas de la , le quatrième contact C4 sur une partie ou sur l’ensemble des dispositifs électroniques 12.
La correspond au cas de dispositifs électroniques 12 agencés en cascade.
Dans cet exemple, n dispositifs électroniques 12 sont reliés ensemble l’un à la suite de l’autre.
Plus précisément, le quatrième contact C4 d’un dispositif électronique 12 est relié au cinquième contact d’un dispositif électronique 12 suivant via une liaison 42.
Ainsi, les connexions entre les dispositifs électronique 12 sont réalisées de manière à ce que la tension de Hall produite par un dispositif électronique 12 permette de modifier l’état du sous-empilement à états rémanents 26.
Ceci permet de réaliser de manière pratique un effet de cascade sur le système électronique 10, ce qui est intéressant pour des applications logiques ou neuromorphiques.
Là encore, comme le cas de la , l’ordre des couches principales peut varier similairement.

Claims (16)

  1. Système électronique à écriture non volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall (10) comprenant :
    - un dispositif électronique (12) comportant un empilement de couches (18) empilées selon une direction d’empilement (Z), l’empilement de couches (18) comprenant :
    - une première électrode (24),
    - un sous-ensemble à états rémanents (26) comprenant au moins une couche diélectrique telle que ledit sous-ensemble à états rémanents (26) présente au minimum deux états rémanents contrôlables électriquement,
    - un gaz bidimensionnel d’électrons (30),
    - un sous-ensemble magnétique (34) comprenant au moins une couche magnétique, et
    - une deuxième électrode (36) comportant deux premiers contacts (C1, C3) s’étendant chacun selon une première direction et un deuxième contact (C2, C4) s’étendant selon une deuxième direction, la deuxième direction étant distincte de la première direction, la première et la deuxième directions étant dans un plan perpendiculaire à la direction de l’empilement (Z),
    - un dispositif d’écriture (14) propre à écrire des états rémanents du sous-ensemble à états rémanents (26) par application d’un champ électrique entre la première électrode (24) et la deuxième électrode (36), et
    - un dispositif de lecture à effet Hall (16) propre à lire l’état rémanent du sous-ensemble à états rémanents (26) en appliquant un courant entre les deux premiers contacts (C1, C3) et en mesurant la tension entre le deuxième contact (C2, C4) et un potentiel de référence.
  2. Système électronique selon la revendication 1, dans lequel la première électrode (24) comporte au moins un contact (C5), le dispositif d’écriture (14) appliquant le champ électrique entre l’au moins un contact (C5) de la première électrode (24) et au moins un contact (C1, C2, C3, C4) de la deuxième électrode (36).
  3. Système électronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins l’une des propriétés suivantes est vérifiée :
    - la première électrode (24) est en contact avec le sous-ensemble à états rémanents (26),
    - la première électrode (24) est confondue avec le sous-ensemble à états rémanents (26),
    - la deuxième électrode (36) est en contact avec le gaz bidimensionnel d’électrons (30),
    - la deuxième électrode (36) est confondue avec le gaz bidimensionnel d’électrons (30),
    - la deuxième électrode (36) est en contact avec le sous-ensemble magnétique (34), et
    - la deuxième électrode (36) est confondue avec le sous-ensemble magnétique (34).
  4. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la deuxième électrode (36) comporte au moins un contact additionnel (C2, C4), le potentiel de référence étant le potentiel du contact additionnel (C4).
  5. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les états rémanents contrôlables électriquement du sous-ensemble à états rémanents (26) sont contrôlables par un effet ferroélectrique, un effet de charge piégée, un effet de migration d’ions ou une combinaison desdits effets.
  6. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le gaz bidimensionnel d’électrons (30) présente une densité de porteurs supérieure à 1010cm-2.
  7. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le sous-ensemble magnétique (34) comprend au moins un élément ferromagnétique choisi parmi un alliage métallique ferromagnétique, un oxyde ferromagnétique, un semiconducteur magnétique, un élément ferromagnétique composite à plusieurs couches ferromagnétiques et métalliques, un alliage d’Heusler, un alliage à base de terres rares ou une combinaison de ces matériaux.
  8. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le sous-ensemble magnétique (34) comprend au moins un élément ferrimagnétique choisi parmi un alliage métallique ferrimagnétique, un oxyde ferrimagnétique, un élément ferrimagnétique composite à plusieurs couches ferromagnétiques ou ferrimagnétiques et métalliques, ou un alliage ferrimagnétique à base de terres rares, ou une combinaison de ces matériaux.
  9. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le sous-ensemble magnétique (34) comprend au moins un élément antiferromagnétique choisi parmi un alliage métallique antiferromagnétique, un oxyde antiferromagnétique, un élément antiferromagnétique composite à plusieurs couches magnétiques et métalliques couplées entre elles de manière antiferromagnétique, ou une combinaison de ces matériaux.
  10. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’empilement de couches (18) s’étend entre deux extrémités, une extrémité étant la première électrode (24) et l’autre extrémité étant la deuxième électrode (36).
  11. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le sous-ensemble magnétique (34) comprend au moins un élément magnétique choisi parmi un matériau présentant un effet Hall extraordinaire supérieur à 0,5% et un matériau présentant une magnétorésistance supérieure à 0,5%.
  12. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l’empilement de couches (18) comporte également au moins une couche d’interfaçage (28, 32), la couche d’interfaçage (28, 32) comportant au moins une couche choisie parmi une couche métallique non-magnétique et une couche présentant un effet spin-orbite.
  13. Système électronique selon la revendication 12, dans lequel la couche d’interfaçage (28, 32) comporte au moins un élément parmi un métal, un semi-métal de Weyl, un matériau bidimensionnel, un dichalcogénure de métaux de transition et un isolant topologique.
  14. Système électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le système électronique (10) comporte au moins un autre dispositif électronique (12), l’ensemble des dispositifs électroniques (12) étant agencés en cascade ou sous forme de réseau, chaque autre dispositif électronique (12) comportant un empilement de couches (18) empilées selon la direction d’empilement (Z).
  15. Système électronique selon la revendication 14, dans lequel, la première électrode (24) d’un dispositif électronique (12) est reliée à une deuxième électrode (36) d’un dispositif électrique (12) adjacent.
  16. Système électronique selon la revendication 14, dans lequel l’un des contacts (C1, C2, C3, C4) de la deuxième électrode (36) d’un dispositif électronique (12) est relié à l’un des contacts (C1, C2, C3, C4) de la deuxième électrode (36) d’un dispositif électronique (12) adjacent.
FR2108564A 2021-08-06 2021-08-06 Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall Pending FR3126086A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2108564A FR3126086A1 (fr) 2021-08-06 2021-08-06 Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall
US18/294,439 US20240349625A1 (en) 2021-08-06 2022-08-03 Electronic system with non-volatile writing by electrical control and with reading by hall effect
EP22761144.9A EP4381916A1 (fr) 2021-08-06 2022-08-03 Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet hall
JP2024506726A JP2024528220A (ja) 2021-08-06 2022-08-03 電気制御による不揮発性書き込みおよびホール効果による読み出しを備えた電子システム
PCT/EP2022/071817 WO2023012216A1 (fr) 2021-08-06 2022-08-03 Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet hall

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2108564A FR3126086A1 (fr) 2021-08-06 2021-08-06 Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall
FR2108564 2021-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3126086A1 true FR3126086A1 (fr) 2023-02-10

Family

ID=78820738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2108564A Pending FR3126086A1 (fr) 2021-08-06 2021-08-06 Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240349625A1 (fr)
EP (1) EP4381916A1 (fr)
JP (1) JP2024528220A (fr)
FR (1) FR3126086A1 (fr)
WO (1) WO2023012216A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100027330A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Hyun Cheol Koo Magnetic memory device and method for reading magnetic memory cell using spin hall effect
US20160043307A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 California State University Northridge Concepts for improved magnetic random access memory
WO2017034563A1 (fr) * 2015-08-26 2017-03-02 Intel IP Corporation Mémoire à effet hall à spin d'impulsion double avec éléments magnétiques perpendiculaires

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100027330A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Hyun Cheol Koo Magnetic memory device and method for reading magnetic memory cell using spin hall effect
US20160043307A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 California State University Northridge Concepts for improved magnetic random access memory
WO2017034563A1 (fr) * 2015-08-26 2017-03-02 Intel IP Corporation Mémoire à effet hall à spin d'impulsion double avec éléments magnétiques perpendiculaires

Also Published As

Publication number Publication date
EP4381916A1 (fr) 2024-06-12
WO2023012216A1 (fr) 2023-02-09
JP2024528220A (ja) 2024-07-26
US20240349625A1 (en) 2024-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2633525B1 (fr) Element magnetique inscriptible.
EP2599085B1 (fr) Element de memoire magnetique
FR3037185B1 (fr) Dispositif a commutation d&#39;anisotropie magnetique commande en tension utilisant un film de polarisation ferromagnetique externe.
US8106376B2 (en) Method for manufacturing a resistor random access memory with a self-aligned air gap insulator
EP2599138B1 (fr) Element magnetique inscriptible
EP1430484B1 (fr) Memoire magnetique a ecriture par courant polarise en spin, mettant en oeuvre des alliages amorphes ferrimagnetiques et procede pour son ecriture
EP2082426B1 (fr) Mémoire d&#39;électrons corrélés
TWI401791B (zh) 具有鎢化合物之嵌入式電阻記憶體的記憶體裝置及其製程方法
US7994557B2 (en) Non-volatile memory cells employing a transition metal oxide layer as a data storage material layer and methods of manufacturing the same
FR2860645A1 (fr) Element a effet de magnetoresistance, procede pour sa fabrication, memoire magnetique et procede pour sa fabrication
FR2924851A1 (fr) Element magnetique a ecriture assistee thermiquement.
TW200908313A (en) Phase change memory with dual word lines and source lines and method of operating same
WO2012127043A1 (fr) Dispositif constitué de différentes couches minces et utilisation d&#39;un tel dispositif
TW200907960A (en) Programming methods to increase window for reverse write 3D cell
WO2012131093A1 (fr) Procede de mise en oeuvre d&#39;une jonction tunnel ferroelectrique, dispositif comprenant une jonction tunnel ferroelectrique et utilisation d&#39;un tel dispositif
US8610098B2 (en) Phase change memory bridge cell with diode isolation device
FR3126086A1 (fr) Système électronique à écriture non-volatile par contrôle électrique et à lecture par effet Hall
FR3076081A1 (fr) Cellule elementaire comportant une memoire resistive et un selecteur, etage et matrice d&#39;etages comportant une pluralite de ces cellules et procede de fabrication associe
FR3126085A1 (fr) Dispositif électronique et système, notamment mémoire, dispositif logique ou dispositif neuromorphique, associé
WO2000059051A1 (fr) Dispositif microelectronique a jonctions tunnel et reseau de memoires et capteur comprenant de tels dispositifs
WO2023118519A1 (fr) Ensemble comprenant au moins deux mémoires résistives non-volatiles et un sélecteur, matrice et procédés de fabrication associés
FR3132386A1 (fr) Transistor non-volatil à effet de champ à base de gaz bidimensionnel d’électrons
WO2023118522A1 (fr) Ensemble comprenant au moins deux sélecteurs et deux mémoires résistives non-volatiles, matrice et procédé de fabrication associés
WO2023118527A1 (fr) Ensemble comprenant au moins deux mémoires résistives non-volatiles et deux sélecteurs, matrice et procédé de fabrication associés
WO2006000696A1 (fr) Memoire magnetique comportant plusieurs modules d&#39;aimantation

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20230210

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4