Information recording medium based on magnetic tunnel junctions
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0042160Ключові слова:
tunnel magnetic junctions, resistance, capacitance, perpendicular anisotropy, uniaxial anisotropy in the plane, recording informationАнотація
Описано механізм зміни ємності та опору в магнітних тунельних контактах (MTJs) при перемагнічуванні одного з електродів та представлено результати вимірювань тунельного магнітного опору та тунельної магнітної ємності в MTJs
Tb22-δCo5Fe73/Pr6O11/Tb19-δCo5Fe76 з електродами, що мають перпендикулярну анізотропію, та в MTJs Co80Fe20/Pr6O11/Co30Fe70, де магнітні електроди мають одноосьову анізотропію в площині. Показано, що при намагнічуванні магнітних електродів у магнітному тунелі в бар’єрному немагнітному шарі виникає сильний градієнт магнітного поля, який викликає просторовий перерозподіл концентрації спін-поляризованих електронів в області розділу магнітний метал/ізолятор та призводить до появи нерівномірного розподілу електричного заряду. Такий магнітноіндукований заряд впливає на діелектричні характеристики бар’єрного наношару та призводить до зміни опору та ємності MTJs. Крім того, цей ефект найбільш виражений у тунельних магнітних контактах з магнітними електродами, що мають перпендикулярну анізотропію. Зміна опору під час перемагнічування MTJs Tb22-δCo5Fe73/Pr6O11/Tb19–δCo5Fe76 досягала 120%, а в MTJs Co80Fe20/Pr6O11/Co30Fe70 вона не перевищувала 40%. Зміна ємності під час перемагнічування MTJs Tb22–δCo5Fe73/Pr6O11/Tb19–δCo5Fe76 досягала значень 110%, а зміна ємності MTJs Co80Fe20/Pr6O11/Co30Fe70 досягала значень 45%. Також представлено схему побудови носія інформації на основі магнітних тунельних переходів та описано принцип запису та зчитування інформації з такого носія.
Посилання
J. S. Moodera, L. R. Kinder, T. M. Wong, and R. Meservey, “Large magnetoresistance at room temperature in ferromagnetic thin film tunnel junctions,” Phys. Rev. Lett. 74, 3273 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.74.3273
S. Yuasa, T. Nagahama, A. Fukushima, Y. Suzuki, and K. Ando, “Giant room-temperature magnetoresistance in single-crystal Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junctions,” Nat. Mater. 3, 868 (2004). https://doi.org/10.1038/nmat1257
Ikhtiar, H. Sukegawa, X. Xu, M. Belmoubarik, H. Lee, S. Kasai, and K. Hono, “Giant tunnel magnetoresistance in polycrystalline magnetic tunnel junctions with highly textured MgAl2O4(001) based barriers,” Appl. Phys. Lett. 112, 022408 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5013076
H. Kaiju, S. Fujita, T. Morozumi, and K. Shiiki, “Magnetocapacitance effect of spin tunneling junctions,” J. Appl. Phys. 91, 7430 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1451754
L. Teik-Hui and C. Chii-Dong, “Probing spin accumulation induced magnetocapacitance in a single electron transistor,” Sci. Rep. 5, 1374 (2015). https://doi.org/10.1038/srep13704
M. Krupa, “Silicon carbide films as protective and optical coatings,” Int. J. Chem. Eng. Mater. 3, 55 (2024). https://doi.org/10.37394/232031.2024.3.7
J. Mathon and A. Umerski. “Theory of tunneling magnetoresistance of an epitaxial Fe/MgO/Fe(001) junction,” Phys. Rev. B 63, 220403(R) (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.220403
Ev. Y. Tsymbal, O. N. Mryasov, and P. R. LeClair. “Spin-dependent tunnelling in magnetic tunnel junctions,” J. Phys.: Condens. Matter 15, R109 (2004). https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/4/201
K. Sato, H. Sukegawa, K. Ogata, G. Xiao, and H. Kaiju, “Large magnetocapacitance beyond 420% in epitaxial magnetic tunnel junctions with an MgAl2O4 barrier,” Sci. Rep. 12, 7190 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-11545-6
M. Julliere, “Tunneling between ferromagnetic films,” Phys. Lett. A 54, 225 (1975). https://doi.org/10.1016/0375-9601(75)90174-7
R. Meservey and P. M. Tedrow, “Spin-polarized electron tunneling,” Phys. Rep. 238, 173 (1994). https://doi.org/10.1016/0370-1573(94)90105-8
I. Zutić, J. Fabian, and S. Das Sarma, “Spintronics fundamentals and applications,” Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.323
K. J. Halbach, “Design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobalt materials,” Nucl. Instrum. Methods 169, 2 (1980). https://doi.org/10.1016/0029-554X(80)90094-4
K. J. Halbach, “Application of permanent magnets in accelerators and electron storage rings,” J. Appl. Phys. 57, 3605 (1985). https://doi.org/10.1063/1.335021
H. J. Leamy and A. G. Dirks, “Microstructure and magnetism in amorphous rare-earth-transition-metal thin films. II magnetic anisotropy,” J. Appl. Phys. 50, 2871 (1979). https://doi.org/10.1063/1.326204
