Mémoire magnétique à écriture assistée thermiquement à base de FeMn

Thermally assisted magnetic memory based on FeMn

• Auteur / Autrice : Erwan Gapihan
• Direction : Bernard Dieny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 11/01/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Spintronique et technologie des composants (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Ahmad Bsiesy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Dieny, Claude Fermon, Ken Mackay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sebastian Volz, Stephane Mangin

Mots clés

Mots clés libres

Spin

Bicouches ferro

Antiferromagnetiques

MRAM

Spin

Exchange bias

MRAM

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans la thématique des TA-MRAM, nouvelles mémoires non volatiles qui utilisent des impulsions de courant pour chauffer et ainsi permettre le renversement de l'aimantation d'une couche ferromagnétique. Un premier but de ce travail a été de comprendre les mécanismes d'écriture (chauffage) des cellules TA-MRAM. Mesures électriques et simulations thermiques sont alors comparées. De manière générale les TA-MRAM associent deux couches ferromagnétiques dont les directions relatives des aimantations sont stabilisées par des couches antiferromagnétiques. Une action développement matériaux a été menée dans la conception de jonctions tunnel magnétiques utilisant l'alliage FeMn dans la couche de stockage. Nous avons alors cherché à optimiser les couches ferromagnétiques et antiferromagnétique de la couche de stockage afin de minimiser le champ magnétique nécessaire au renversement de l'aimantation de ces couches et donc de diminuer la consommation d'énergie. Enfin ce manuscrit présente une partie gravure par faisceau d'ion (IBE) de points mémoires magnétiques qui donnent les clefs de fabrication des mémoires MRAM.

This thesis addresses a current topic of TA-MRAM, new non volatile memories using pulses to heat and thus allows the reversal of the magnetization of a ferromagnetic layer. A first goal was to learn the writing mechanism (heating) of TA-MRAM cells. Therefore, we compared electrical measurements and thermal simulations. Generally speaking, TA-MRAM combines two ferromagnetic layers where the relative direction of the magnetization is pinned by antiferromagnetic layers. Moreover, we developed new magnetic tunnel junctions using FeMn in the storage layer. We thus optimized the ferromagnetic and antiferromagnetic layers of the storage layer in order to minimize the magnetic field needed to reverse the magnetization of these layers and thus to decrease the power consumption. To finish, the etching of magnetic memory dots is explored, giving the pattern key of magnetic devices.