Mesures Temps Réel de Commutation dans Cellule

Mesures Temps Réel de Commutation dans Cellule Mémoire Magnétique
Contact : Ricardo SOUSA DSM/INAC/SPINTEC [email protected] 0438784895
Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Résumé :
Les mémoires magnétiques MRAM non-volatiles sont une technologie encore émergente avec le potentiel de devenir la solution de référence pour
des applications de mémoires non-volatiles. Ce type de mémoire à comme caractéristique d'associer la non-volatilité à une écriture ultra rapide
(sub-ns).
L'objectif de ce stage est de caractériser la commutation de la direction d'aimatation de couche de stockage qui code l'information. Cette mesure
permettra la validation de la vitesse de commutation des différentes concepts de cellule à aimantation planaire ou perpendiculaire. On peut alors
évaluer l'utilisation simultanée d'un courant polarisé en spin et un champ magnétique pour écrire l'orientation d'un élément mémoire MRAM. Cette
mesure permettra aussi l'observation d'effets thermoélectriques, i.e. le gradient de température entre les deux électrodes de la jonction serait à
l'origine d'une tension de bias dans la jonction.
Le travail de stage sera réalisé utilisant les moyens de test du laboratoire sur des échantillons réalisés par CROCUS Technology ou par la Plateforme
Technologique Avancé (PTA).
Sujet détaillé :
Les mémoires magnétiques MRAM non-volatiles sont une technologie encore émergente avec le potentiel de devenir la solution de référence pour
des applications de mémoires non-volatiles. Cette technologie est développée à Spintec en partenariat avec la start-up Crocus Technology. Ce type
de mémoire a comme caractéristique d'associer la non-volatilité à une écriture ultra rapide (sub-ns). Les concepts MRAM les plus avancés utilisent
des impulsions de courant pour réaliser la commutation entre deux états de résistance. La commutation de la direction de l'aimantation de la couche
de stockage résulte dans une variation de résistance de la cellule qui peut être supérieure à 100%. Quand on atteint des densités de courant de
4E6A/cm², l'effet de transfert de spin permet d'écrire le bit '1' ou '0' en fonction de la polarité du courant appliqué. Cette écriture d'un bit peut être
réalisée avec ou sans aide d'un champ magnétique externe.
L'objectif de ce stage est de caractériser en temps réel la commutation de la direction d'aimantation de la couche de stockage qui code l'information.
Cette mesure permettra la validation de la vitesse de commutation des différentes concepts de cellule à aimantation planaire ou perpendiculaire [1].
On peut alors évaluer l'utilisation simultanée d'un courant polarisé en spin et d'un champ magnétique pour écrire l'orientation d'un élément mémoire
MRAM. Cette mesure permettra aussi l'observation d'effets thermoélectriques. En effet, le gradient de température entre les deux électrodes de la
jonction pourrait être à l'origine d'une tension électrique dans la jonction, qui pourrait être mesurée par le suivi en temps réel de la tension et du
courant à travers la jonction. Cette caractérisation électrique se fera sur des testeurs automatiques existants à Spintec. Il s'agira aussi de créer des
procédures de test, permettant l'observation des commutations de résistance. Ces mesures permettent ensuite de calculer la probabilité de
retournement associé à une condition d'écriture, en particulier, pour remonter aux dispersions associées à chaque paramètre et ainsi de trouver la
fenêtre de bon fonctionnement de l'élément mémoire.
La mise en place des tests électriques sera réalisée en utilisant des programmes écrits en MATLAB. Il est souhaitable que le(a) candidat(e) possède

des connaissances élémentaires d'informatique et/ou instrumentation électrique. L'analyse des résultats nécessitera ensuite une compréhension des
phénomènes physiques mis en jeux.
Le travail de stage sera réalisé en utilisant les moyens de test du laboratoire sur des échantillons réalisés par CROCUS Technology ou par la
Plateforme Technologique Amont (PTA).
Pour plus d'informations sur nos récents résultats :
[1] L. Cuchet et al, Influence of magnetic electrodes thicknesses on the transport properties of magnetic tunnel junctions with perpendicular anisotropy,
App. Phys. Lett. (2014)
Compétences requises :
La mise en place des tests électrique sera réalisée utilisant des routines écrites en MATLAB. Il est souhaitable que le(a) candidat(e) possède des
connaissances élémentaires d'informatique et/ou instrumentation électrique.