RU2011143175A - Термический магнитный элемент памяти с произвольным доступом с увеличенной долговечностью - Google Patents

Термический магнитный элемент памяти с произвольным доступом с увеличенной долговечностью Download PDF

Info

Publication number
RU2011143175A
RU2011143175A RU2011143175/12A RU2011143175A RU2011143175A RU 2011143175 A RU2011143175 A RU 2011143175A RU 2011143175/12 A RU2011143175/12 A RU 2011143175/12A RU 2011143175 A RU2011143175 A RU 2011143175A RU 2011143175 A RU2011143175 A RU 2011143175A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
heating element
tunnel junction
barrier
heating
Prior art date
Application number
RU2011143175/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2565161C2 (ru
Inventor
Кеннет МАККЕЙ
Иоан Люсиан ПРЕЖБЕАНЮ
Original Assignee
Крокус Текнолоджи Са
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 Крокус Текнолоджи Са filed Critical Крокус Текнолоджи Са
Publication of RU2011143175A publication Critical patent/RU2011143175A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2565161C2 publication Critical patent/RU2565161C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
    • H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F41/303—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices with exchange coupling adjustment of magnetic film pairs, e.g. interface modifications by reduction, oxidation
    • H01F41/304—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices with exchange coupling adjustment of magnetic film pairs, e.g. interface modifications by reduction, oxidation using temporary decoupling, e.g. involving blocking, Néel or Curie temperature transitions by heat treatment in presence/absence of a magnetic field
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

1. Магнитный элемент (1) памяти, пригодный для операции записи с термическим переключением, содержащий линию (4) тока в электрическом сообщении с одним концом магнитного туннельного перехода (2), где магнитный туннельный переход (2) содержит:первый ферромагнитный слой (21), имеющий фиксированную намагниченность;второй ферромагнитный слой (23), имеющий намагниченность, которая может быть свободно выстроена при заданном высоком температурном пороге; итуннельный барьер (22), обеспеченный между первым и вторым ферромагнитными слоями (21, 23);где линия (4) тока приспособлена для пропускания нагревающего тока (31) сквозь магнитный туннельный переход (2) во время операции записи;отличающийся тем, что упомянутый магнитный туннельный переход (2) дополнительно содержит:по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26), приспособленный генерировать тепло, когда нагревающий ток (31) проходит сквозь магнитный туннельный переход (2); итермический барьер (30) последовательно с упомянутым, по меньшей мере, одним нагревающим элементом (25, 26), где упомянутый термический барьер (30) приспособлен ограничивать тепло, генерируемое упомянутым, по меньшей мере, одним нагревающим элементом (25) в пределах магнитного туннельного перехода (2).2. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где упомянутый второй ферромагнитный слой (23) подмагничивается обменным взаимодействием с антиферромагнитным слоем (24) при заданном низком температурном пороге и имеет намагниченность, которая может быть свободно выстроена при заданном высоком температурном пороге.3. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, гдеупомянутый, по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26) расположен так, что, п

Claims (11)

1. Магнитный элемент (1) памяти, пригодный для операции записи с термическим переключением, содержащий линию (4) тока в электрическом сообщении с одним концом магнитного туннельного перехода (2), где магнитный туннельный переход (2) содержит:
первый ферромагнитный слой (21), имеющий фиксированную намагниченность;
второй ферромагнитный слой (23), имеющий намагниченность, которая может быть свободно выстроена при заданном высоком температурном пороге; и
туннельный барьер (22), обеспеченный между первым и вторым ферромагнитными слоями (21, 23);
где линия (4) тока приспособлена для пропускания нагревающего тока (31) сквозь магнитный туннельный переход (2) во время операции записи;
отличающийся тем, что упомянутый магнитный туннельный переход (2) дополнительно содержит:
по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26), приспособленный генерировать тепло, когда нагревающий ток (31) проходит сквозь магнитный туннельный переход (2); и
термический барьер (30) последовательно с упомянутым, по меньшей мере, одним нагревающим элементом (25, 26), где упомянутый термический барьер (30) приспособлен ограничивать тепло, генерируемое упомянутым, по меньшей мере, одним нагревающим элементом (25) в пределах магнитного туннельного перехода (2).
2. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где упомянутый второй ферромагнитный слой (23) подмагничивается обменным взаимодействием с антиферромагнитным слоем (24) при заданном низком температурном пороге и имеет намагниченность, которая может быть свободно выстроена при заданном высоком температурном пороге.
3. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
упомянутый, по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26) расположен так, что, по меньшей мере, один из первого и второго ферромагнитных слоев (21, 23) находится между туннельным барьером (22) и упомянутым, по меньшей мере, одним нагревающим элементом (25, 26).
4. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
упомянутый, по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26) выполнен из MgO или CoSiN.
5. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
упомянутый, по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26) имеет произведение сопротивление-площадь (RAHE), составляющее от 0 до 1,5 раз от произведения сопротивление-площадь (RAMTJ) туннельного барьера (22).
6. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
упомянутый, по меньшей мере, один нагревающий элемент (25, 26) имеет толщину, составляющую от 1 до 10 нм.
7. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
термический барьер (30) находится в контакте с поверхностью упомянутого, по меньшей мере, одного нагревающего элемента (25, 26), противоположной поверхности, контактирующей с одним из антиферромагнитных запоминающих и опорных слоев (20, 24).
8. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
упомянутый, по меньшей мере, один нагревающий элемент содержит первый нагревающий элемент (25) и второй нагревающий элемент (26).
9. Магнитный элемент (1) памяти по п.8, где упомянутый первый нагревающий элемент (25) расположен так, что второй ферромагнитный слой (23) находится между туннельным барьером (22) и первым нагревающим элементом (25), а второй нагревающий элемент (26) расположен так, что первый ферромагнитный слой (21) находится между туннельным барьером (22) и вторым нагревающим элементом (26).
10. Магнитный элемент (1) памяти по п.1, где
электропроводность термического барьера (30) приблизительно в десять раз выше по сравнению с электропроводностью туннельного барьера (22).
11. Магнитное запоминающее устройство, содержащее множество магнитных элементов (1) памяти по любому из пп.1-10.
RU2011143175/12A 2010-10-26 2011-10-25 Термический магнитный элемент памяти с произвольным доступом с увеличенной долговечностью RU2565161C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10290578 2010-10-26
EP10290578.3 2010-10-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011143175A true RU2011143175A (ru) 2013-04-27
RU2565161C2 RU2565161C2 (ru) 2015-10-20

Family

ID=44883120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011143175/12A RU2565161C2 (ru) 2010-10-26 2011-10-25 Термический магнитный элемент памяти с произвольным доступом с увеличенной долговечностью

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8717812B2 (ru)
EP (1) EP2447948B1 (ru)
JP (1) JP2012094870A (ru)
RU (1) RU2565161C2 (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2575136B1 (en) * 2011-09-30 2014-12-24 Crocus Technology S.A. Self-reference magnetic random access memory (MRAM) cell comprising ferromagnetic layers
EP2608208B1 (en) * 2011-12-22 2015-02-11 Crocus Technology S.A. Self-referenced MRAM cell and method for writing the cell using a spin transfer torque write operation
EP2672487B1 (en) 2012-06-08 2015-08-05 Crocus Technology S.A. Method for writing to a Random Access Memory (MRAM) Cell with improved MRAM Cell Lifespan
FR2993387B1 (fr) * 2012-07-11 2014-08-08 Commissariat Energie Atomique Dispositif magnetique a ecriture assistee thermiquement
US8767448B2 (en) 2012-11-05 2014-07-01 International Business Machines Corporation Magnetoresistive random access memory
US8809827B1 (en) 2013-03-13 2014-08-19 International Business Machines Corporation Thermally assisted MRAM with multilayer strap and top contact for low thermal conductivity
US20150069548A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 Masahiko Nakayama Magnetoresistive element
US9214625B2 (en) 2014-03-18 2015-12-15 International Business Machines Corporation Thermally assisted MRAM with increased breakdown voltage using a double tunnel barrier
US9515251B2 (en) * 2014-04-09 2016-12-06 International Business Machines Corporation Structure for thermally assisted MRAM
US9384811B2 (en) 2014-04-10 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing a thermally assisted spin transfer torque magnetic device including smart thermal barriers
US9576633B2 (en) 2015-01-05 2017-02-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for programming magnetic junctions utilizing high frequency magnetic oscillations
US10672420B2 (en) * 2015-03-05 2020-06-02 Sony Corporation Storage device, storage apparatus, magnetic head, and electronic apparatus
US9324937B1 (en) 2015-03-24 2016-04-26 International Business Machines Corporation Thermally assisted MRAM including magnetic tunnel junction and vacuum cavity
US9825217B1 (en) * 2016-05-18 2017-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory device having cobalt-iron-beryllium magnetic layers
GB2576174B (en) * 2018-08-07 2021-06-16 Ip2Ipo Innovations Ltd Memory
CN109585644A (zh) * 2018-11-09 2019-04-05 中国科学院微电子研究所 自旋轨道转矩磁阻式随机存储器及写入方法、装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6385082B1 (en) 2000-11-08 2002-05-07 International Business Machines Corp. Thermally-assisted magnetic random access memory (MRAM)
US6724674B2 (en) * 2000-11-08 2004-04-20 International Business Machines Corporation Memory storage device with heating element
US20060281258A1 (en) * 2004-10-06 2006-12-14 Bernard Dieny Magnetic tunnel junction device and writing/reading method for said device
FR2860910B1 (fr) * 2003-10-10 2006-02-10 Commissariat Energie Atomique Dispositif a jonction tunnel magnetique et procede d'ecriture/lecture d'un tel dispositif
JP2007266301A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Fujitsu Ltd 磁気記憶装置及びその動作方法
FR2914482B1 (fr) * 2007-03-29 2009-05-29 Commissariat Energie Atomique Memoire magnetique a jonction tunnel magnetique
TWI343055B (en) * 2007-12-10 2011-06-01 Ind Tech Res Inst Magnetic memory cell structure with thermal assistant and magnetic random access memory
FR2929041B1 (fr) * 2008-03-18 2012-11-30 Crocus Technology Element magnetique a ecriture assistee thermiquement
EP2124228B1 (en) * 2008-05-20 2014-03-05 Crocus Technology Magnetic random access memory with an elliptical junction
EP2249350B1 (en) * 2009-05-08 2012-02-01 Crocus Technology Magnetic memory with a thermally assisted spin transfer torque writing procedure using a low writing current
EP2447949B1 (en) * 2010-10-26 2016-11-30 Crocus Technology Multi level magnetic element
US8339843B2 (en) * 2010-12-17 2012-12-25 Honeywell International Inc. Generating a temperature-compensated write current for a magnetic memory cell

Also Published As

Publication number Publication date
RU2565161C2 (ru) 2015-10-20
US20120106245A1 (en) 2012-05-03
JP2012094870A (ja) 2012-05-17
US8717812B2 (en) 2014-05-06
EP2447948B1 (en) 2014-12-31
EP2447948A1 (en) 2012-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2011143175A (ru) Термический магнитный элемент памяти с произвольным доступом с увеличенной долговечностью
JP5586473B2 (ja) 熱支援書き込み手順を備える磁気メモリ装置と方法
JP5903278B2 (ja) 分極層を備える磁気トンネル接合
JP5057254B2 (ja) 磁気メモリー素子、その駆動方法及び不揮発性記憶装置
SE0600305L (sv) Multipla magnetoresistansanordningar baserade på metalldopad magnesiumoxid
US8625336B2 (en) Memory devices with series-interconnected magnetic random access memory cells
US9178137B2 (en) Magnetoresistive element and magnetic memory
RU2573205C2 (ru) Многоуровневый магнитный элемент
JP2011507243A5 (ru)
JP2007294737A5 (ru)
KR20100118743A (ko) 자기 메모리 소자
ATE538474T1 (de) System und verfahren zum schreiben von daten auf magnetoresistive direktzugriffsspeicherzellen
KR20130071402A (ko) 열적 스위칭을 이용한 자기터널접합 제공 방법 및 시스템
US20200152252A1 (en) Spin-orbit torque magnetoresistive randon access memory and method and apparatus for writing the same
WO2010120918A3 (en) Magnetic tunnel junction (mtj) and methods, and magnetic random access memory (mram) employing same
KR20130015929A (ko) 자기 메모리 소자 및 그 제조 방법
RU2013100988A (ru) Ячейка mram и способ для записи в ячейку mram с использованием термической операции записи с пониженным током поля
JP2012094871A5 (ru)
KR20130015928A (ko) 자기 메모리 소자 및 그 제조 방법
RU2013104555A (ru) Троичная сам на основе высокоскоростной магнитной памяти с произвольным доступом
TW201331937A (zh) 利用單一場力線寫入多個磁性隨機存取記憶體單元之裝置、系統及方法
ATE545133T1 (de) Magnetischer speicher mit wärmeunterstütztem schreibverfahren und eingeschränktem schreibfeld
EP2306510B1 (en) Magnetic memory element and its driving method and nonvolatile memory device
CN104218035B (zh) 一种磁隧道结单元及自旋电子器件
RU2012150042A (ru) Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью