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东北大学开发出磁阻比为1056%的MTJ元件

发布时间:2018-08-12 15:09热度()我要投稿
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导读:东北大学成功开发出了磁阻(MR)比为1056%的强磁性隧道接合(MTJ)元件。该元件是采用由3张强磁性膜(CoFeB)和2张

  东北大学成功开发出了磁阻(MR)比为1056%的强磁性隧道接合(MTJ)元件。该元件是采用由3张强磁性膜(CoFeB)和2张绝缘膜(MgO)构成的双隧道结结构,通过优化中间的强磁性膜的厚度实现的。采用此前元件结构的MTJ元件的磁阻比最高为604%。

  此次开发的MTJ元件的结构为CoFeB/MgO/CoFeB/MgO/CoFeB。一般情况下,绝缘膜越厚,磁隧道元件的电阻值就越大。因此,2个绝缘层的双隧道结结构MTJ元件的电阻为串联排列,元件整体的电阻值过大,无法达到实用水平。而此次通过优化中间的强磁性电极的厚度,与具有相同绝缘层膜厚的基本结构CoFeB/MgO/CoFeB的MTJ元件相比,实现了更低的电阻值。即施加1.2nm的强磁性膜厚度及±0.1V左右电压时,磁阻比为最大。东北大学此次得出的结果完全推翻了此前的理论,结果证实还存一些新物理效果。

  可用于非易失性内存、磁性传感器及晶体管

  此次开发的MTJ元件的磁场依赖性(磁阻曲线),从正极向负极扫描磁场时与从负极向正极扫描时,磁化都不会因较大的磁场差发生急剧变化。因此,消耗较低能量便可产生较大输出变化。如果利用这一原理,电阻值的“high”和“low”便支持信息“1”和“0”,可作为非易失性磁性内存使用。另外,如果输出电阻值随外部磁场发生的变化,还可作为灵敏度较高的磁性传感器使用。

  另外,此次开发的MTJ元件的中间电极与外部电极形成电浮动状态。因此,如果在该元件的外部设置栅极电极,还可作为3端子元件使用。如果利用外部电场控制元件的电阻,还可作为晶体管工作。从以上内容来看,利用该元件本身可实现兼顾非易失性记忆元件(内存)及演算(逻辑)功能的非易失性集成电路。

  东北大学在09年7月17日的应用物理学会论文杂志“Applied Physics Express”网络版上公开了此次的研究成果。该元件是在爱发科的协助下制作的。

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