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スピン電流注入磁化反転における熱アシスト効果の検証とMRAM記憶セルへの応用

自旋电流注入磁化反转中热辅助效应的验证及其在 MRAM 存储单元中的应用

基本信息

批准号：
17760282
负责人：
能崎幸雄
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、熱アシスト効果を用いたMRAM書き込み方式の高速化を検討するため、高出力パルスYAGレーザを用いた記憶セルの高速加熱、及び熱拡散過程における磁化復元特性を詳しく調べた。記憶セルには、比較的強磁性秩序温度が低く垂直磁化特性を有するアモルフアスTbFe膜を用いた。従来のMRAMでは、基板内配線へのパルス電流印加により書込み磁界を発生させるが、配線のインダクタンス、および浮遊キャパシタにより、1ナノ秒以下の短パルス化が困難である。そこで、このような問題を解決する手段として、温度変化のみでMRAMセルの磁化を反転させる新たな書込み方式を提案し、その基本動作特性を計算機シミュレーションより調べた。以下、本研究で得られた知見を箇条書きにまとめる。●ストロボスコピックな手法を用いて、パルス幅(50-50%)、パルス立ち上がり(10-90%)ともに1ナノ秒のパルスYAGレーザをTb-Feドット(50μm×50μm×20nm)に印加した際の磁化変化を異常ホール効果測定により調べた。その結果、レーザ照射によるMRAMセルの到達温度が高いほど熱拡散時間が長くなることが分かった。今回試作した素子では、レーザ強度の最適化により10ナノ秒オーダの熱アシスト書込みを実現できた。熱アシスト書込みのセル加熱温度は、キュリー温度場程度が最適である。●T_cが低くハードな垂直磁化膜(TbFe)とT_cでソフトな面内磁化膜(CoFe)を交換結合させた複合膜記憶セルについて、セル温度をハード膜のT_c以上にパルス的に上昇させた後の磁化緩和過程を計算機シミュレーションにより調べた。その結果、垂直磁化膜の磁化を複合膜の面内交換等価磁界で歳差運動させることが可能であること、および加熱パルス時間によりハード層の磁化方向をスイッチングできることを見出した。この結果は、外部磁界を用いず、記憶セルの加熱のみによって磁化反転できることを示しており、熱アシスト書き込みの高速化を実現するための新たな手段として期待できる。●困難軸方向のスピンを有するスピン電流を注入することによるプリセッショナル磁化反転に関してマイクロマグネティクス計算を行い、熱アシストによる書込み電流低減効果を定量的に評価した。

This year, the heat transfer effect of the MRAM is discussed in detail in the high-speed heating and thermal dissipation process of the MRAM. The ferromagnetic order temperature of the memory is low, and the perpendicular magnetization characteristic is low. In the past, the MRAM has been difficult to generate a short circuit current of less than 1 second for the wiring in the substrate. A new method for solving these problems is proposed, and the basic operating characteristics of the MRAM are adjusted by computer. The following is a summary of the results of this study.● The method for determining the magnetization of the sample is: 1. The amplitude of the sample is 50-50%; the height of the sample is 10-90%; 2. The magnetization of the sample is 50μm×50 μm×20nm; 3. As a result, the temperature of the MRAM is higher than that of the MRAM. This time, we try to optimize the intensity of the light and the heat. The temperature field of heat transfer is optimal. T_c is lower than T_c, perpendicular magnetization film (TbFe) is lower than T_c, in-plane magnetization film (CoFe) is lower than T_c, and composite film memory is lower than T_c. As a result, the magnetization of the perpendicular magnetization film is equal to the in-plane magnetic field, and the magnetization direction of the perpendicular magnetization film is equal to the in-plane magnetic field. The result is a new way to realize the high speed of the magnetic field, the magnetic field and the memory field. The current injection in the direction of the difficult axis is evaluated quantitatively.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Thickness dependence of interlayer fringe field coupling in sub micron NiFe/Cu multilayered pillars

亚微米 NiFe/Cu 多层柱中层间边缘场耦合的厚度依赖性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
IEEE Transactions on Magnetics 41・10
影响因子：
0
作者：
F.Qin et al.;Y.Nozaki et al.;M.Zhang et al.
通讯作者：
M.Zhang et al.

High sensitive detection of field induced susceptibility modulation with curcuit resonance

电路谐振场感应磁化率调制的高灵敏度检测

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Magnetism and Magnetic Materials (in press)
影响因子：
0
作者：
T.Isoda;N.Takahara;R.Mori;H.Imanaga;S.Hashizume;R.Imamura;M.Zhang et al.
通讯作者：
M.Zhang et al.

Numerical simulation of write-operation in MRAM memory cell array with magnetostatic interaction

静磁相互作用 MRAM 存储单元阵列写入操作的数值模拟

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Journal of Applied Physics 97・10
影响因子：
0
作者：
Y.Nozaki et al.
通讯作者：
Y.Nozaki et al.

Numerical study for ballistic switching of magnetization in single domain particle triggered by a ferromagnetic resonance within a relaxation time limit.

在弛豫时间限制内由铁磁共振触发的单畴粒子磁化强度弹道切换的数值研究。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Journal of Applied Physics 100・5
影响因子：
0
作者：
礒田隆聡;石田靖明;Y.Nozaki et al.
通讯作者：
Y.Nozaki et al.

Numerical analysis of thermally assited magnetization reversal in rectangular MRAM cells consisted of exchange coupled bilayer.

由交换耦合双层组成的矩形 MRAM 单元热辅助磁化反转的数值分析。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Journal of Magnetics Society of Japan 30・6-2
影响因子：
0
作者：
T.Isoda;N.Takahara;H.Imanaga;R.Imamura;S.Hasegawa;K.Noguchi;T.Kimura;Y.Nozaki et al.
通讯作者：
Y.Nozaki et al.