Исследовательская группа из Университета Тохоку во главе с нынешним президентом Хидео Оно разработала самые маленькие (2,3 нм) высокопроизводительные магнитные туннельные переходы (MTJ). Ожидается, что эта работа ускорит продвижение энергонезависимой памяти сверхвысокой плотности, малой мощности и высокой производительности для различных приложений, таких как Интернет вещей, искусственный интеллект и автомобили.
Разработка STT-MRAM — энергонезависимой памяти спинтроники — помогает снизить растущее энергопотребление при масштабировании полупроводниковых устройств. Решающее значение для интеграции STT-MRAM в усовершенствованные интегральные схемы имеет масштабирование магнитного туннельного перехода — основного компонента STT-MRAM — при одновременном улучшении его производительности при хранении данных и операциях записи.
MTJ с анизотропией формы, предложенный той же группой в 2018 году, показал, что MTJ уменьшается до однозначных нанометров при достижении достаточных свойств сохранения данных (термостабильности). В MTJ с анизотропией формы термическая стабильность повышается за счет увеличения толщины ферромагнитного слоя. Однако, когда толщина превышает определенный предел, надежность устройства снижается.
Чтобы решить проблему обычного MTJ с анизотропией формы с единственной ферромагнитной структурой, группа использовала новую структуру, в которой используются магнитостатически связанные многослойные ферромагнетики. Разработанные MTJ были успешно уменьшены до диаметра 2,3 нм — самого маленького размера MTJ в мире. Они также продемонстрировали высокие характеристики удержания данных при температуре до 200 ° C и высокую скорость записи при низком напряжении до 10 нс при напряжении ниже 1 В в масштабе однозначного нанометра.
«Производительность доказывает способность разработанных MTJ работать с передовыми интегральными схемами будущего поколения», — сказал Буцурин Джиннаи, первый автор исследования. «Благодаря совместимости материалов со стандартной системой материалов MTJ, CoFeB / MgO, предлагаемая структура MTJ может быть легко адаптирована к существующей технологии MTJ». Группа считает, что это ускорит разработку сверхвысокой плотности, маломощной и высокопроизводительной памяти для различных приложений, таких как Интернет вещей, искусственный интеллект и автомобили.
Источник истории:
Материалы предоставлены Университетом Тохоку . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
