RU2012153710A - Самоотносимый элемент магнитной оперативной памяти, содержащий синтетический запоминающий слой - Google Patents

Самоотносимый элемент магнитной оперативной памяти, содержащий синтетический запоминающий слой Download PDF

Info

Publication number
RU2012153710A
RU2012153710A RU2012153710/08A RU2012153710A RU2012153710A RU 2012153710 A RU2012153710 A RU 2012153710A RU 2012153710/08 A RU2012153710/08 A RU 2012153710/08A RU 2012153710 A RU2012153710 A RU 2012153710A RU 2012153710 A RU2012153710 A RU 2012153710A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetization
layer
storage
magnetic
temperature
Prior art date
Application number
RU2012153710/08A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2599948C2 (ru
Inventor
Иоан Люсиан ПРЕЖБЕАНЮ
Люсьен ЛОМБАР
Квентин СТЕЙНЕР
Кеннет МАККЕЙ
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 RU2012153710A publication Critical patent/RU2012153710A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2599948C2 publication Critical patent/RU2599948C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/098—Magnetoresistive devices comprising tunnel junctions, e.g. tunnel magnetoresistance sensors
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
    • H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] 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
    • H10N50/85—Magnetic active materials
    • 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
    • G11C11/14—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements
    • G11C11/15—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using thin-film elements using multiple magnetic layers

Landscapes

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

Abstract

1. Элемент оперативной памяти (MRAM), содержащий магнитный туннельный переход, содержащий: запоминающий слой; слой считывания; и туннельный барьерный слой, заключенный между запоминающим слоем и слоем считывания; причем запоминающий слой содержит:первый магнитный слой, имеющий первую намагниченность запоминания;второй магнитный слой, имеющий вторую намагниченность запоминания; инемагнитный связующий слой, отделяющий первый и второй магнитные слои так, что первая намагниченность запоминания, по существу, антипараллельна второй намагниченности запоминания; причем первый и второй магнитные слои сконфигурированы так, что:при температуре чтения первая намагниченность запоминания, по существу, равна второй намагниченности запоминания; ипри температуре записи, которая выше, чем температура чтения, вторая намагниченность запоминания больше, чем первая намагниченность запоминания.2. Элемент MRAM по п. 1, в которомпервый магнитный слой содержит первый ферромагнитный слой, имеющий первую температуру Кюри, а второй магнитный слой содержит второй ферромагнитный слой, имеющий вторую температуру Кюри, которая выше, чем первая температура Кюри.3. Элемент MRAM по п. 2, в которомтемпература записи находится ниже первой и второй температуры Кюри.4. Элемент MRAM по п. 2, в которомтемпература записи находится выше первой температуры Кюри и ниже второй температуры Кюри.5. Элемент MRAM по п. 1, в которомпервый магнитный запоминающий слой содержит ферримагнитный аморфный сплав, содержащий подрешетку атомов переходных металлов, обеспечивающую 3d намагниченность запоминания, и подрешетку атомов редкоземельного элемента, обеспечивающую 4f н

Claims (11)

1. Элемент оперативной памяти (MRAM), содержащий магнитный туннельный переход, содержащий: запоминающий слой; слой считывания; и туннельный барьерный слой, заключенный между запоминающим слоем и слоем считывания; причем запоминающий слой содержит:
первый магнитный слой, имеющий первую намагниченность запоминания;
второй магнитный слой, имеющий вторую намагниченность запоминания; и
немагнитный связующий слой, отделяющий первый и второй магнитные слои так, что первая намагниченность запоминания, по существу, антипараллельна второй намагниченности запоминания; причем первый и второй магнитные слои сконфигурированы так, что:
при температуре чтения первая намагниченность запоминания, по существу, равна второй намагниченности запоминания; и
при температуре записи, которая выше, чем температура чтения, вторая намагниченность запоминания больше, чем первая намагниченность запоминания.
2. Элемент MRAM по п. 1, в котором
первый магнитный слой содержит первый ферромагнитный слой, имеющий первую температуру Кюри, а второй магнитный слой содержит второй ферромагнитный слой, имеющий вторую температуру Кюри, которая выше, чем первая температура Кюри.
3. Элемент MRAM по п. 2, в котором
температура записи находится ниже первой и второй температуры Кюри.
4. Элемент MRAM по п. 2, в котором
температура записи находится выше первой температуры Кюри и ниже второй температуры Кюри.
5. Элемент MRAM по п. 1, в котором
первый магнитный запоминающий слой содержит ферримагнитный аморфный сплав, содержащий подрешетку атомов переходных металлов, обеспечивающую 3d намагниченность запоминания, и подрешетку атомов редкоземельного элемента, обеспечивающую 4f намагниченность запоминания, являющуюся антипараллельной 3d намагниченности запоминания; и причем
первая намагниченность запоминания соответствует векторной сумме 3d намагниченности запоминания и 4f намагниченности запоминания.
6. Элемент MRAM по п. 5, в котором
подрешетка редкоземельного элемента имеет первую температуру Кюри, а подрешетка атомов переходного металла имеет вторую температуру Кюри, которая выше, чем первая температура Кюри.
7. Элемент MRAM по п. 6, в котором
температура записи соответствует, по существу, температуре компенсации ферримагнитного запоминающего слоя, когда первая намагниченность запоминания становится, по существу, нулевой.
8. Элемент MRAM по п. 6, в котором
температура записи соответствует, по существу, первой температуре Кюри подрешетки редкоземельного элемента ферримагнитного запоминающего слоя.
9. Способ записи в элемент MRAM, содержащий магнитный туннельный переход, включающий в себя: запоминающий слой; слой считывания; и туннельный барьерный слой между запоминающим слоем и слоем считывания; причем запоминающий слой содержит: первый магнитный слой, имеющий первую намагниченность запоминания; второй магнитный слой, имеющий вторую намагниченность запоминания; и немагнитный связующий слой, отделяющий первый и второй магнитные слои так, что первая намагниченность запоминания, по существу, антипараллельна второй намагниченности запоминания; причем первый и второй магнитные слои сконфигурированы так, что: при температуре чтения первая намагниченность запоминания, по существу, равна второй намагниченности запоминания; и при температуре записи, которая выше, чем температура чтения, вторая намагниченность запоминания больше, чем первая намагниченность запоминания; причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:
нагревают магнитный туннельный переход до температуры записи;
регулируют первую и вторую намагниченности запоминания; и
охлаждают магнитный туннельный переход до температуры чтения.
10. Способ по п. 9, в котором
регулирование первой и второй намагниченностей запоминания выполняют посредством приложения магнитного поля записи.
11. Способ по п. 9, в котором
элемент MRAM дополнительно содержит линию тока в электрическом контакте с одним концом магнитного туннельного перехода; и в котором
нагревание магнитного туннельного перехода содержит пропускание тока нагрева в магнитном туннельном переходе по линии тока.
RU2012153710/08A 2011-12-12 2012-12-12 Самоотносимый элемент магнитной оперативной памяти, содержащий синтетический запоминающий слой RU2599948C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11290572.4A EP2605246B1 (en) 2011-12-12 2011-12-12 Self-referenced magnetic random access memory element comprising a synthetic storage layer
EP11290572.4 2011-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012153710A true RU2012153710A (ru) 2014-06-20
RU2599948C2 RU2599948C2 (ru) 2016-10-20

Family

ID=45623031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153710/08A RU2599948C2 (ru) 2011-12-12 2012-12-12 Самоотносимый элемент магнитной оперативной памяти, содержащий синтетический запоминающий слой

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8743597B2 (ru)
EP (1) EP2605246B1 (ru)
JP (1) JP2013123058A (ru)
KR (1) KR20130066552A (ru)
CN (1) CN103165171B (ru)
RU (1) RU2599948C2 (ru)
TW (1) TW201342374A (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
EP2615610B1 (en) * 2012-01-16 2016-11-02 Crocus Technology S.A. Mram cell and method for writing to the mram cell using a thermally assisted write operation with a reduced field current
EP2741296B1 (en) * 2012-12-07 2019-01-30 Crocus Technology S.A. Self-referenced magnetic random access memory (MRAM) and method for writing to the MRAM cell with increased reliability and reduced power consumption
EP2775480B1 (en) * 2013-03-07 2018-11-14 Crocus Technology S.A. Self-referenced TAS-MRAM cell that can be read with reduced power consumption
US9460397B2 (en) 2013-10-04 2016-10-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantum computing device spin transfer torque magnetic memory
US20150129946A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-14 International Business Machines Corporation Self reference thermally assisted mram with low moment ferromagnet storage layer
US9490000B2 (en) 2014-04-10 2016-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for providing thermally assisted magnetic junctions having a multi-phase operation
KR102335104B1 (ko) 2014-05-23 2021-12-03 삼성전자 주식회사 자기 소자
EP2958108B1 (en) * 2014-06-17 2019-08-28 CROCUS Technology Self-referenced multibit MRAM cell having a synthetic antiferromagnetic storage layer
KR20170064018A (ko) * 2015-11-30 2017-06-09 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치
EP3217446B1 (en) * 2016-03-10 2022-02-23 Crocus Technology Magnetoresistive element having an adjustable magnetostriction and magnetic device comprising the magnetoresistive element
CN114335329B (zh) * 2022-03-16 2022-06-17 波平方科技(杭州)有限公司 一种具有高抗磁场干扰能力的磁性随机存储器

Family Cites Families (13)

* 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)
US6713830B2 (en) * 2001-03-19 2004-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Magnetoresistive element, memory element using the magnetoresistive element, and recording/reproduction method for the memory element
US6667897B1 (en) * 2002-06-28 2003-12-23 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction containing a ferrimagnetic layer and anti-parallel layer
US7436700B2 (en) * 2004-02-06 2008-10-14 Infineon Technologies Ag MRAM memory cell having a weak intrinsic anisotropic storage layer and method of producing the same
KR100669363B1 (ko) * 2004-10-26 2007-01-16 삼성전자주식회사 메모리 장치의 읽기 방법
RU2310928C2 (ru) * 2004-10-27 2007-11-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Усовершенствованное многоразрядное магнитное запоминающее устройство с произвольной выборкой и способы его функционирования и производства
FR2892231B1 (fr) * 2005-10-14 2008-06-27 Commissariat Energie Atomique Dispositif magnetique a jonction tunnel magnetoresistive et memoire magnetique a acces aleatoire
US7280389B2 (en) * 2006-02-08 2007-10-09 Magic Technologies, Inc. Synthetic anti-ferromagnetic structure with non-magnetic spacer for MRAM applications
TWI304586B (en) * 2006-03-20 2008-12-21 Univ Nat Yunlin Sci & Tech System for reducing critical current of magnetic random access memory
WO2009074411A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-18 Crocus Technology Magnetic memory with a thermally assisted writing procedure
FR2925747B1 (fr) * 2007-12-21 2010-04-09 Commissariat Energie Atomique Memoire magnetique a ecriture assistee thermiquement
JP2010093091A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Hitachi Ltd 磁気メモリ、磁気メモリアレイおよび磁気メモリアレイへの情報書込み方法
EP2575136B1 (en) * 2011-09-30 2014-12-24 Crocus Technology S.A. Self-reference magnetic random access memory (MRAM) cell comprising ferromagnetic layers

Also Published As

Publication number Publication date
EP2605246A1 (en) 2013-06-19
US20130148419A1 (en) 2013-06-13
TW201342374A (zh) 2013-10-16
CN103165171B (zh) 2017-05-10
KR20130066552A (ko) 2013-06-20
RU2599948C2 (ru) 2016-10-20
US8743597B2 (en) 2014-06-03
CN103165171A (zh) 2013-06-19
JP2013123058A (ja) 2013-06-20
EP2605246B1 (en) 2015-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2012153710A (ru) Самоотносимый элемент магнитной оперативной памяти, содержащий синтетический запоминающий слой
RU2012155911A (ru) Самоотносимая ячейка mram и способ для записи в упомянутую ячейку с использованием операции записи с переносом спинового момента
RU2013100988A (ru) Ячейка mram и способ для записи в ячейку mram с использованием термической операции записи с пониженным током поля
EP3703113A3 (en) Magnetoresistance element and non-volatile semiconductor storage device using same magnetoresistance element
GB2537039A8 (en) Perpendicular spin transfer torque (STT) memory cell with double MgO interface and CoFeB layer for enhancement of perpendicular magnetic anisotropy
RU2012140509A (ru) Ячейка магнитного оперативного запоминающего устройства (mram) с самоадресацией, содержащая ферримагнитные слои
DE502008001221D1 (de) Induktionsheizverfahren
RU2012141305A (ru) Ячейка магнитного оперативного запоминающего устройства (mram), способ записи и считывания ячейки mram с использованием операции самоотносительного считывания
RU2011143175A (ru) Термический магнитный элемент памяти с произвольным доступом с увеличенной долговечностью
RU2011143173A (ru) Многоуровневый магнитный элемент
TW201248788A (en) Memory element and memory device
ATE545133T1 (de) Magnetischer speicher mit wärmeunterstütztem schreibverfahren und eingeschränktem schreibfeld
TW201237864A (en) Magnetic random access memory devices configured for self-referenced read operation
RU2012121194A (ru) Многобитовая ячейка с синтетическим запоминающим слоем
RU2012150042A (ru) Самоотносимая ячейка mram с оптимизированной надежностью
TW200703328A (en) Magnetic storage element
TW201346900A (zh) 具有線性感測信號之自我參照磁性隨機存取記憶體元件
Surawanitkun et al. Modeling of switching energy of magnetic tunnel junction devices with tilted magnetization
US20160329086A1 (en) Control method for magnetoresistance effect element and control device for magnetoresistance effect element
Meyer et al. Energy efficient strategies for processing rare earth permanent magnets
RU2012111795A (ru) Ячейка магнитной оперативной памяти с двойным переходом для применений троичной ассоциативной памяти
TW201322513A (zh) 包括亞鐵磁層之自我參照磁性隨機存取記憶體(mram)單元
Feng et al. A first-principles study of Heusler alloy Cr2ZrGe
Feng et al. A first-principles study on CrZrMnGa
Jung et al. Rapid thermal annealing effect on magnetic property of thin-films consisting of amorphous CoSiB

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171213