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A Novel Design and Fabrication of magnetic Random Access Memory Based on nano-ring-type magnetic tunnel junctions

Journal of Materials Science & Technology 2007年第3期23卷 304-306页

作者： X.F.Han H.X.Wei Z.L.Peng H.D.Yang J.F.Feng G.X.Du Z.B.Sun L.X.Jiang Q.H.Qin M.Ma Y.Wang Z.C.Wen D.P.Liu W.S.Zhan State Key Laboratory of Magnetism Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Science Beijing 100080 China

nano-ring-type magnetic tunnel junctions （NR-MTJs） with the layer structure of Ta（5）/Ir22Mn78（10）/ Co75Fe25（2）/Ru（0.75）/CoooFe20B20（3）/Al（0.6）-oxide/Co60Fe20B20（2.5）/Ta（3）/Ru（5）（thickness unit： nm） were nano-fabricated on the Si（100）/SiO2 substrate using magnetron sputtering deposition combined with the optical lithography, electron beam lithography （EBL） and Ar ion-beam etching techniques. The smaller NR-MTJs with the inner- and outer-diameter of around 50 and 100 nm and also their corresponding NR-MTJ arrays were nano-patterned. The tunnelling magnetoresistance （TMR ＆ R） versus driving current （I） loops for a spin-polarized current switching were measured, and the TMR ratio of around 35% at room temperature were observed. The critical values of switching current for the free Co60Fe20B20 layer relative to the reference Co6oFe2oB2o layer between parallel and anti-parallel magnetization states were between 0.50 and 0.75 mA in such NR-MTJs. It is suggested that the applicable MRAM fabrication with the density and capacity higher than 256 Mbit/inch2 even 6 Gbite/inch2 are possible using both I NR-MTJ＋1 transistor structure and current switching mechanism based on based on our fabricated 4×4 MRAM demo devices.

关键词： nano-ring-type magnetic tunnel junctions NR-MTJ MRAM spin polarization Spin transfer effect

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