바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Yutaka 의장) (이하 "AIST"라고 불림) 전자 연구 부서 [연구 부서 Kanamaru Masatake] Yuasa Shinji는 Spintronics Group의 연구 그룹 인 Yuasa Shinji가 높은 정보 보관소를 통해 새로운 TMR 정책을 개발하여 유명한 공적을 사용하여 쓰기 에너지를 줄였습니다
GBIT 클래스 차세대magnetoresistive random access memory (MRAM)바카라 양방 토크MRAM (바카라 양방 램) 개발 경쟁이 강화되고 있습니다 바카라 양방 램에서 정보는터널 자석성 (TMR) 요소내부 정보 저장 마그네틱 층 (자유 층)에 보관되어 있지만 요소가 벌금이 부과되면 열 방해로 인해 오랫동안 정보를 유지하기가 어려워집니다 이를 방지하기 위해 자유 층을 두껍게하면 운영 전력이 크게 증가합니다 이 문제를 해결하고 바카라 양방 RAM의 용량을 높이려면 정보 저장의 안정성을 동시에 달성하고 전력 소비를 줄여야합니다
동일한 방향으로 두 개의 강자성 층 사이에 비자 성 층이 삽입되는 스택 된 자유 층을 개발함으로써, 우리는 글쓰기 중 정보 저장의 안정화 및 전력 소비 감소를 달성했습니다 이 결과는 "글쓰기 중 저전력 소비와 정보 저장의 높은 안정성이 트레이드 오프라는 기존의 지혜를 뒤집습니다
현재 결과를 평면 내 자화 필름, 최대 1GBIT의 대용량 바카라 양방 램과 결합하여 수직 자화 필름과 결합하면 이론적으로 10GBIT의 대용량 바카라 양방 램을 달성 할 수 있습니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 2010 년 1 월 18 일부터 미국 워싱턴에서 개최됩니다11th Joint MMM Intermag회의에서 발표 될 예정입니다
 |
그림 1 이번에 개발 된 라미네이트 프리 레이어를 사용한 터널 마그네토리 저항 (TMR) 요소의 회로도
병렬-결합 프리 층은 강자성 층 (F1)의 자화와 강자성 층 (F2)의 자화가 같은 방향으로 향하고 있으며 작문 중에는 낮은 전력을 가지며 정보 저장에서 높은 안정성을 제공하는 우수한 특성을 나타냅니다 |
최근에는 에너지 절약의 관점에서 개인용 컴퓨터 및 휴대 전화와 같은 전자 장치에서 종종 사용되는 비 휘발성 반도체 메모리 (DRAM)에 대한 수요가 강해졌습니다 TMR (Tunnel Magnetoresistance) 요소를 기반으로 한 MRAM (Magnetorestive Random Access Memory)은 비 휘발성, 고속 및 높은 재 작성 저항과 같은 특성을 가지며 기존의 반도체 기억을 능가하는 보편적 인 메모리로 개발되고 있습니다 8 MBIT MRAM은 이미 미국 회사에서 구입할 수 있지만 기존 MRAM의 용량은 약 200 MBIT로 제한됩니다 최근에는 국내 및 국제 기업, 대학 및 연구 기관이 1GBIT 급 MRAM을 실현하기 위해 연구 개발에 진출하여 경쟁이 치열 해졌으며, 이는 대규모 시장이 될 것으로 예상됩니다
MRAM의 1 GBIT 급 용량을 증가시키기 위해서는 읽기 및 쓰기 정보 모두에서 획기적인 것이 필요했지만 COFEB/MGO/COFEB 구조를 가진 TMR 요소에 의해 읽기 문제가 해결되었습니다 (2004 년 3 월 2 일、같은 해의 9 월 7 일 보도 자료) 반면에, 그것은 문제를 쓸 수있는 해결책이 될 것으로 예상됩니다바카라 양방 토크 자화 반전쓰기 유형 MRAM (바카라 양방 RAM)이지만 COFEB/MGO/COFEB-TMR 장치를 사용한 바카라 양방 토크 자화 반전을 2005 년 AIST에 의해 입증되었습니다
나머지 문제는 정보 저장의 안정성을 낮은 쓰기 전력과 결합하는 정보 저장을위한 새로운 자기 층 (자유 층)을 개발하는 것입니다 바카라 양방 램에서, 정보는 자유 층의 자화 방향으로 저장되지만, TMR 요소가 메모리 용량을 증가시키기 위해 정제되면, 자화 방향이 실온에서 열 에너지로 인해 자체적으로 반전되고 정보가 사라지는 문제가있다 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 수직 자화 필름이라는 새로운 재료를 사용하는 것인데, 이는 특정 방향으로 자화 방향을 강력하게 고정시키는 특징을 갖는 것입니다 2008 년에 AIST는 Toshiba Corporation과 협력하여 1 Gbit 클래스 바카라 양방 램을 생산할 수있는 수직 자화 화 된 TMR 장치를 개발했습니다 또 다른 방법은 자유 층의 부피를 늘리는 것이지만, 바카라 양방 토크 자화 반전으로 인해 쓰기 정보의 전류가 증가한다는 문제가 발생합니다 따라서이 연구 개발에서 우리는 평면 내 마그네틱 CoFEB/MGO/COFEB-TMR 장치를 기반 으로이 문제를 해결할 수있는 자유 층을 개발하는 작업을 수행했습니다
이 연구 및 개발은 NEDO (New Energy and Industrial 및 Industric Technology Development Organization)가 조사한 "Spintronics Nonvolatile Functional Technology Project"프로젝트를 기반으로합니다
정상적인 터널 자성상 (TMR) 요소는 그림 2 (a)에 표시된 것처럼 자화 고정 층/MGO 터널 배리어/자유 층으로 구성됩니다 상단의 자유 층은 2 nm 두께의 Cofeb 강자성 물질이며 자기장을 적용하거나 전류를 통과하여 자화를 회전시킬 수 있기 때문에 자유 층이라고합니다 한편, 아래의 강자성 층은 두께가 3 nm 인 cofeb이며 자화 방향이 고정되어 있기 때문에 자화 고정 층이라고합니다 이 두 개의 강자성 층의 자화 방향이 정렬되면 전기 저항이 감소하고 자화 방향이 역전되면 전기 저항이 증가합니다 저항 크기를 "0"및 "1"에 해당하게함으로써 메모리로 사용됩니다 전류 가이 요소를 통과 할 때, 전자의 "바카라 양방"도 동시에 흐르며 자유층의 자화를 회전시키는 "바카라 양방 토크"라는 힘을 생성합니다 이를 통해 장치 정보를 다시 작성할 수 있습니다
바카라 양방 램의 용량을 증가시키기 위해, 요소가 소형화 될 때, 열 에너지로 인해 자화 방향이 역전되고 저장된 정보가 사라집니다 장치의 정보 저장 안정성은 자유 계층입니다자기 이방성 에너지 밀도볼륨에 비례합니다 즉, 동일한 자기 재료가 사용될 때, 자유 층은 두꺼운 정보 저장의 안정성을 증가시킵니다 반면, 서면에 필요한 전류, 즉 자화 반전 전류 밀도는 또한 두께에 비례합니다 따라서 정보 저장 안정성이 증가하면 서면에 필요한 전류가 증가하고 지금까지 자유 층을 불필요하게 두껍게 만드는 것은 불가능했습니다
이 문제를 해결하기 위해, AIST는 두 개의 강자성 층 (Cofeb 2 nm)과 비자 성 층 (Ru)이 두꺼운 자유 층 대신에 스택 된 적층 자유 층을 고안했습니다 (그림 2 (b)) 이러한 적층 구조에서, 자기 층 F1 및 F2의 자화 (자기 극의 방향)는 스페이서 층 (Ru)을 통한 중간층 교환 커플 링에 의해 자기 적으로 결합된다 RU 필름 두께가 변함에 따라, 진동하는 동안이 결합의 강도는 RU 필름 두께를 제어함으로써 평행 한 자화와 평행 한 커플 링 또는 안티 파란 엘 커플 링과의 항 평행 결합을 달성 할 수있다 (도 3)
 |
 |
그림 2 터널 자기 적 요소의 개략도
(a) 단일 층 자유 층, (b) 라미네이트 형 프리 레이어 |
그림 3 진동 중에 변화하는 인터레이어 교환 커플 링의 개략도 |
다양한 샘플에 대한 정보 저장 안정성 및 자화 반전 전류 밀도의 측정은 2 개의 자기 층 (F1 및 F2)의 자화가 병렬로 결합 될 때, 정보 저장 안정성을 상당히 개선하면서 쓰기 전류의 증가를 억제 할 수 있음을 밝혀 냈습니다 (표)
정보 저장을위한 자기 층 (프리 층)의 구조로 인해 특성의 테이블 변경 |
 |
평행 한 결합 샘플에서 상단 및 하단 자기 층의 두께가 2 nm 인 경우ΔValue, 정보 저장 안정성의 지표약 140이며, 이는 일반 단일 계층 자유 레이어의 두 배 이상입니다 현재, 서면에 필요한 전류, 즉 자화 반전 전류 밀도는 단일 계층 자유 층에 비해 약 40% 증가했습니다 또한, 상단 F2 층이 4 nm로 더 두껍게 만들어 졌을 때, δ 값은 약 300이었으며, 이는 단일 계층이없는 층의 약 5 배인 매우 큰 값이었다 반면, 자화 반전 전류 밀도는 약 80%만 증가했습니다 이 결과는 작문에 필요한 전류가 주로 F1 계층에 의해 결정되지만 정보 저장 안정성은 F1 층, F2 층 및 S 층으로 구성된 전체 자유 층에 의해 결정됨을 보여준다 이전에는 쓰기 전류가 F2 층에 의해 크게 영향을 받고 크게 증가 할 것으로 추정되었지만,이 연구 개발은 기존의 지혜를 뒤집었다 또한, 2 개의 자기 층의 자화가 반소 기준으로 결합 될 때, 정보 저장 안정성은 단일 층 자유 층의 정보와 크게 다르지 않으며, 바카라 양방 RAM에 이용을 사용하는 이점이 없다 이론적 예측과 동의 할 때 반대 기준으로 결합 될 때 정보 저장 안정성이 낮은 결과
이 시간의 결과 인 스택 된 자유 층이 바카라 양방 RAM에 적용되면 정보 저장 안정성에 의해 결정된 장치 크기를 줄일 수 있습니다 이 시간에 사용 된 COFEB와 같은 평면 내 자화 필름 기반 장치는 약 1 GBIT로 감소 될 수 있으며, 수직 자화 필름 기반 장치에 적용되면 장치 크기는 약 10 GBIT에 해당하는 크기로 축소 될 수 있습니다
이번에는 평면 내 자화 필름, MRAM의 가장 일반적인 자유 층인 실험을 수행했지만, 앞으로는 평면 내 자화 장치에 비해 면적 내 자화 장치보다 우수한 수직 자화 필름 TMR 요소에 적용하여 초대형 용량 바카라 양방 RAM을 실현하는 것을 목표로하고 있으며, 평평한 RAM 및 평평한 자화에 비해 평평합니다