Effet tunnel dépendant du spin : Des simples aux doubles ... - LPM

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Introduction, généralités permet de réaliser des éléments très petits dont la taille sera limitée par la lithographie et la largeur des connexions électriques (des jonctions de 200 nm ont déjà été réalisées [RIS 97] ). Pour pouvoir utiliser de tels éléments sub-microniques, il faut pouvoir diminuer suffisamment la résistance surfacique afin de ne pas augmenter les constantes de temps. La lecture de l'information consiste à déterminer l'état magnétique d'un point mémoire. Une des premières approches envisagées fut le stockage de l'information dans la couche la plus dure et une lecture par renversement de la couche douce. Le sens de variation de la résistance indique alors l'état magnétique du point mémoire renversé. Grâce à un tel principe, les points mémoire peuvent être associés électriquement (en série ou en parallèle), la sélection du point mémoire étant magnétique. Le changement de résistance entre les alignement est toutefois "dilué" par les autres points mémoire. Cette approche ne permet donc pas des densités d'intégration importantes avec des vitesses de lecture raisonnables (les temps d'accès augmentent lorsque le rapport signal sur bruit diminue). Il est donc essentiel de pouvoir adresser individuellement chaque point. Pour ce faire, une architecture matricielle comme celle employée dans les mémoires semi-conductrices est indispensable. La géométrie de mesure perpendiculaire au plan des couches (CPP) des jonctions tunnel est naturellement adaptée à l'intégration de réseaux à forte densité (figure 10). Fig. 10 : Organisation en matrice d'une mémoire magnétique. A chaque intersection des lignes conductrices se situe une jonction tunnel et donc un bit d'information. Les lignes peuvent servir à la lecture et à l'écriture. Les interconnections métalliques peuvent également servir à générer les champs magnétiques nécessaires à l'écriture. Un bit d'information est constitué par une jonction tunnel dont l'aimantation d'une des électrodes possède une anisotropie uniaxiale. L'information est alors contenue dans la direction de l'aimantation. L'aimantation de l'autre électrode étant bloquée le long de l'axe facile, chaque état (configuration parallèle ou antiparallèle) possède une résistance différente. Pour écrire l'information, il suffit d'appliquer localement un champ capable de changer la direction de l'aimantation. Vue l’organisation matricielle d’une MRAM, l'écriture se fera par deux réseaux de pistes, chacune ne créant pas un champ suffisant pour retourner un élément mais la somme des deux champs le pouvant. Si on considère que le retournement de l'aimantation obéit au modèle de Stoner-Wohlfarth, la solution la plus naturelle consiste à disposer les pistes parallèlement et perpendiculairement à l'axe facile. Bien que simple dans le principe, le contrôle des aimantations d'une matrice de jonctions est un problème complexe. L’aspect dynamique est particulièrement important afin d’optimiser les consommations et les temps d’écriture. Le contrôle précis des caractéristiques 26
Introduction, généralités magnétiques de millions de points mémoire est également un challenge puisqu’aux dimensions submicronique le renversement peut être fortement influencé par les défauts. Les performances attendues des MRAM les rendent très attractives par rapport aux autres technologies (mémoires Flash, ferroélectriques...) [MEL 98] . Leur relative simplicité (deux niveaux d'interconnections métalliques) permet d'envisager des coûts de production faibles en profitant de technologies "anciennes". Les MRAM seraient alors des éléments de stockage de choix pour les circuits spécifiques (ASIC) et les microsystèmes. 27
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Bibliographie [NAS 98] Magnetoresis
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Bibliographie [LYO 99] Etude par mi
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