Температурные зависимости свойств памяти STT-MRAM

Автор: Михайлов А.П., Белановский А.Д., Дмитриев Н.Ю., Садовников И.А., Хвальковский А.В.

Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt

Статья в выпуске: 3 (47) т.12, 2020 года.

Бесплатный доступ

Целью данной работы является аналитическое исследование температурнозависимых критических параметров магниторезистивной памяти произвольного доступа с переносом спинового момента (Spin-Transfer-Torque Magnetic Random Access Memory или STT-MRAM), основанное на экспериментальных исследованиях базовых свойств композиции магнитных материалов, составляющих ячейки памяти. Показано, что, несмотря на то, что свойства ячеек памяти могут сильно ухудшаться в зависимости от температуры, разумная комбинация параметров ячеек памяти и процессов изготовления позволяет создать ячейки памяти STT-MRAM, сохраняющие работоспособность в необходимом температурном диапазоне.

Еще

Stt-mram, спинтронира, магниторезистивная память, плотность тока, ошибки чтения-записи, vsm

Короткий адрес: https://sciup.org/142230082

IDR: 142230082

Список литературы Температурные зависимости свойств памяти STT-MRAM

https://news.samsung.com/global/samsung-electronics-starts-commercial-shipment-of-emram-product-based-on-28nm-fd-soi-process
Abraham D.W., Trouilloud P.L., Worledge D.C. Rapid-turnaround characterization methods for MRAM development // IBM journal of research and development. 2006. V. 50. N 1. P. 376-413.
Hung C.Y., Mao M., Funada S., Schneider Т., Miloslavsky L., Miller M., Qian C., Tong H.C. Magnetic properties of ultrathin NiFe and CoFe films // Journal of Applied Physics. 2000. V. 87. N 9. P. 6618-6620.
Киттель Ч. Введение в физику твердого тела // Москва : Физматгиз, 1963.
Chikazumi S., Graham C.D. Physics of Ferromagnetism 2e. Oxford University Press on Demand, 2009. N 94.
Попков А.Ф., Звездин К.А., Чиненков М.Ю., Дюжев Н.А., Звездип А.К. Спиновой транспорт и проблемы магнитной оперативной памяти (MRAM) // Инженерная физика. 2012. № 9. С. 19-34.
Atxitia U., Chubykalo-Fesenko О., Kazantseva N., Hinzke D., Nowak U., Chantrell R.W. Micromagnetic modeling of laser-induced magnetization dynamics using the Landau-Lifshitz-Bloch equation 11 Applied physics letters. 2007. V. 91. N 23. P. 232507.
Khvalkovskiy A.V., Apalkov D., Watts S., Chepulskii R., Beach R.S., Ong A., Tang X., Driskill-Smith A., Butler W.H., Visscher P.В., Lottis D., Chen E., Nikitin V., Krounbi M. Basic principles of STT-MRAM cell operation in memory arrays // Journal of Physics D: Applied Physics. 2013. V. 46. N 7. P. 074001.
Kim J., Sinha J., Mitani S., Hayashi M., Takahashi S., Maekawa S., Yamanouchi M., Ohno H. Anomalous temperature dependence of current-induced torques in CoFeB/MgO heterostructures with Ta-based underlavers // Physical Review B. 2014. V. 89. N 17. P. 174424.
Park C., Kan J. J., Ching C., Ahn J., Xue L., Wang R., Kontos A., Liang S., Bangar M., Chen H., Hassan S., Kim S., Pakala M., Kang S.H. Temperature dependence of critical device parameters in 1 Gb perpendicular magnetic tunnel junction arrays for STT-MRAM // IEEE Transactions on Magnetics. 2016. V. 53. N 2. P. 1-4.
Bedau D., Liu H., Sun J.Z., Katine J.A., Fullerton E.E., Mangin S., Kent A.D. Spintransfer pulse switching: From the dynamic to the thermally activated regime // Applied Physics Letters. 2010. V. 97. N 26. P. 262502.
Sun J.Z., Robertazzi R.P., Nowak J., Trouilloud P.L., Ни G., Abraham D. W., Gaidis M.C., Brown S.L., О'Sullivan E.J., Gallagher W.J., Worledge D.C. Effect of subvolume excitation and spin-torque efficiency on magnetic switching // Physical Review B. 2011. V. 84. N 6. P. 064413.
Bernstein D.P., Brauer В., Kukreja R., Stohr J., Hauet Т., Cucchiara J., Mangin S., Katine J.A., Tyliszczak Т., Chou K.W., Acremann Y. Nonuniform switching of the perpendicular magnetization in a spin-torque-driven magnetic nanopillar // Physical Review B. 2011. V. 83. N 18. P. 180410.
Prejbeanu I.L., Kerekes M., Sousa R.C., Sibuet H., Redon O., Dieny В., Nozieres J.P. Thermally assisted MRAM // Journal of Physics: Condensed Matter. 2007. V. 19. N 16. P. 165218.
Belanovsky A.D., Dmitriev N.Y., Mikhailov A.P., Kuteifan M., Lomakin V., Khvalkovskiy A. V. Energy barrier and domain wall thermal reversal in magnetic elliptic cylinders // Journal of Applied Physics. 2018. V. 124. N 22. P. 223903.
Beleggia M., De Graef M., Millev Y.T., Goode D.A., Rowlands, G. Demagnetization factors for elliptic cylinders // Journal of Physics D: Applied Physics. 2005. V. 38. N 18. P. 3333.
Shih M.C., Wang C.Y., Lee Y.H., Wang W., Thomas L., Liu H., Zhu J., Lee Y.-J., Jan G., Wang Y.-J., Zhong T., Torng T., Wang P.-K., Lin D., Chiang T.-W., Shen K.-H., Chuang H., Gallagher W.J. Reliability study of perpendicular STT-MRAM as emerging embedded memory qualified for reflow soldering at 260 C // 2016 IEEE Symposium on VLSI Technology. IEEE. 2016. P. 1-2.
Koch R.H., Katine J.A., Sun J.Z. Time-resolved reversal of spin-transfer switching in a nanomagnet // Physical review letters. 2004. V. 92. N 8. P. 088302.
Sun J.Z. Spin-current interaction with a monodomain magnetic body: A model study // Physical Review B. 2000. V. 62. N 1. P. 570.
Butler W.H., Mewes T., Mewes C.K., Visscher P.B., Rippard W.H., Russek S.E., Heindl R. Switching distributions for perpendicular spin-torque devices within the macrospin approximation // IEEE Transactions on Magnetics. 2012. V. 48. N 12. P. 4684-4700.
Apalkov D.M., Visscher P.B. Spin-torque switching: Fokker-Planck rate calculation // Physical Review B. 2005. V. 72. 18. P. 180405.
Brown Jr W.F. Thermal fluctuations of a single-domain particle // Physical Review. 1963. V. 130. N 5. P. 1677.
Chen E., Apalkov D., Driskill-Smith A., Khvalkovskiy A., Lottis D., Moon K., Nikitin V, Ong A., Tang X., Watts S., Kawakami R., Krounbi M., Wolf S.A., Poon S.J., Lu J.W., Ghosh A.W., Stan M., Butler M., Mewes T., Gupta S., Mewes C.K.A., Visscher P.B., Lukaszew R.A. Progress and prospects of spin transfer torque random access memory // IEEE transactions on magnetics. 2012. V. 48. N 11. P. 3025-3030.
Pakala M., Huai Y., Valet T., Ding Y., Diao Z. Critical current distribution in spin-transfer-switched magnetic tunnel junctions // Journal of Applied Physics. 2005. V. 98. N 5. P 056107.
Thomas L., Jan G., Le S., Wang P.K. Quantifying data retention of perpendicular spin-transfer-torque magnetic random access memory chips using an effective thermal stability factor method // Applied Physics Letters. 2015. V. 106. N 16. P. 162402.

Еще

Статья научная