Dissertação
{en_GB=Current induced switching in sub-micrometric perpendicular magnetic anisotropy MTJs} {} EVALUATED
{pt=O spin-transfer torque tem interesse para aplicações em memórias magnetoresistivas, permitindo reduzir o consumo de potência e o tempo de operação. Obter simultaneamente magnetoresistência elevada, produto RA baixo, baixa corrente crítica e elevada estabilidade térmica em stacks de junção de efeito de túnel (JET) prende-se na optimização da stack. Neste trabalho, a nanofabricação em amostras JET foi continuada, com resultados positivos para dimensões entre 300 nm e 1000 nm. Valores de MR entre 20-30% aumentam para aprox. 150% após recozimento a temperaturas ~300ºC - 400ºC. Caracterização R(H) mostra que uma anisotropia no plano em amostras pré-recozimento se torna num eixo perpendicular para recozimento a temperaturas ~300ºC, e pode retornar para uma configuração no plano ou tornar-se ambígua devido ao acoplamento ferromagnético entre camadas magnéticas a temperaturas mais elevadas. As curvas R(I) mostram comportamentos distintos, incluindo transições entre 2 estados resistivos reversíveis, mas também estados resistivos intermédios, saltos de Barkhausen e remanência de resistência elevada com aplicação de campo magnético, mas não com corrente aplicada, indicando inversão da magnetização não-coerente. Densidades de corrente crítica Jc, calculadas na ordem de 2x10^10 A/m^2, mostram uma correlação com o material espaçador, mostrando Jc maiores para um espaçador de Ta, enquanto com o material de buffer não é extraída nenhuma correlação. Os valores de Jc são consideravelmente menores na amostra com espessura da camada livre de 1.4nm, na ordem de 1x10^9 A/m^2, mas a presença de um acoplamento ferromagnético das camadas magnéticas dá origem a um desvio elevado da curva R(I)., en=The spin-transfer torque effect is of great interest for magnetoresistive random access memory (MRAM) applications, allowing for reduction of power consumption and operation time. Simultaneously achieving high TMR, low RA product, low critical current for switching and high thermal stability in MTJ stacks for this purpose relies on stack optimization. In this work, the nanofabrication in half processed MTJ samples was continued, with successful results for dimensions between 300 nm and 1000 nm. MR values increase from 20-30% to about 150% upon annealing at temperatures in the range 300ºC - 400ºC. R(H) characterization shows that an in-plane anisotropy in as deposited samples becomes an out-of-plane easy axis under annealing at intermediate temperatures of 300ºC, and may return to in-plane or become amibiguous due to FM coupling of the free and reference layers at higher temperatures. R(I) curves show different behaviours, including reversible transitions between 2 resistive states, but also intermediate stable resistance states, Barkhausen jumps and high resistance set with applied field, but not with applied current. These indicate a non-coherent magnetization reversal. Critical current densities Jc, in the order of 2x10^10 A/m^2, show a correlation with the spacer material, having larger Jc for a Ta spacer, while no correlation with the buffer material is extracted. Jc values are considerably lower in the sample with a 1.4nm FL thickness, in the order of 1x10^9 A/m^2, but FM coupling of the magnetic layers leads to a large R(I) loop offset.}
novembro 15, 2018, 10:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Susana Isabel Pinheiro Cardoso de Freitas
Departamento de Física (DF)
Professor Associado
