Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Michel HEHN : Ingénieur de l’Institut national des sciences appliquées, - Chargé de recherche au CNRS, - Laboratoire de physique des matériaux, Nancy
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François MONTAIGNE : Ingénieur de l’École supérieure d’ingénieurs en électrotechnique et électronique, - Maître de conférences à l’Université Henri-Poincaré , - Laboratoire de physique des matériaux, Nancy
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Alain SCHUHL : Professeur à l’Université Henri-Poincaré, - Laboratoire de physique des matériaux, Nancy
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ces vingt dernières années, les avancées technologiques dans l’élaboration des couches minces ainsi que la maîtrise des phénomènes de transport électronique dans la matière ont permis des progrès considérables dans la miniaturisation et la diversification des dispositifs électroniques. L’association, au sein d’une structure unique, de matériaux magnétiques d’une part, et de matériaux métalliques, semi-conducteurs ou isolants d’autre part, a permis l’émergence d’une nouvelle génération de composants ainsi que d’une nouvelle discipline : l’électronique de spin. Les dispositifs ainsi réalisés tireront profit du meilleur de chaque matériau pour obtenir des fonctionnalités nouvelles et supplémentaires. Elles dépendront notamment de l’alignement des moments des couches magnétiques du dispositif et donc d’un champ magnétique appliqué. Tout l’enjeu de cette nouvelle discipline consiste à injecter le courant polarisé en spin d’un matériau magnétique vers une électrode collectrice dont la nature dépend de la fonctionnalité souhaitée pour le dispositif.
Dans le présent article, nous nous intéressons aux diverses technologies de magnétorésistance de multicouches hybrides. Nous présentons dans un premier temps le phénomène de magnétorésistance géante (MRG) et de magnétorésistance tunnel (MRT). Puis, nous en donnons des exemples d’applications dans le domaine des capteurs et des mémoires magnétiques non volatiles. Pour finir, nous présentons les extensions de ce domaine de recherche et quelles en sont les applications potentielles.
Le lecteur consultera utilement l’article Physique des dispositifs électroniques Physique des dispositifs électroniques du même traité.
Dans cet article, nous utiliserons les abréviations suivantes :
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MRG : magnétorésistance géante (GMR : Giant Magnetoresistance en anglais) ;
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MRT : magnétorésistance tunnel (TMR : Tunnel Magnetoresistance en anglais).
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VERSIONS
- Version courante de juin 2022 par Jean-Philippe ATTANÉ, Manuel BIBES, Laurent VILA
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Mémoires magnétiques2. Capteurs magnétorésistifs
pour plus de détails, le lecteur pourra consulter l’article spécialisé Capteurs magnétorésistifs [R 416] dans le traité Mesures et Contrôle.
Les variations temporelles des champs magnétiques s’étendent sur une vingtaine d’ordres de grandeur depuis l’étude des variations du magnétisme terrestre à la lecture des informations contenues dans un disque dur d’ordinateur. Leur intensité varie sur près de quinze décades depuis les champs créés par l’activité biologique à celui des bobines supraconductrices.
Par ailleurs, depuis la boussole jusqu’aux mesures par résonance magnétique nucléaire (RMN), les techniques de détection et de mesure de ces champs sont elles aussi extrêmement nombreuses et variées. L’électronique de spin est naturellement désignée pour enrichir encore les possibilités de ces mesures.
Ces dernières années, les capteurs magnétorésistifs ont pris une place de plus en plus importante. Leur technologie de fabrication semblable et le coût associé les placent en concurrence directe avec les capteurs à effet Hall. Dans le domaine de l’enregistrement magnétique, ils ont définitivement supplanté les têtes inductives et permettent d’accroître chaque année les densités d’enregistrement de plus de 60 %. Les atouts de ces capteurs reposent sur la diversité des réponses en champ de leur partie sensible et de leur association afin de réaliser les différentes fonctions d’un capteur : capteur de position, de rotation, d’intensité de champ... [17].
2.1 Relation entre résistance et moment magnétique
La conductance G d’un élément magnétorésistif...
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Capteurs magnétorésistifs
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CRAIK (D.) - Magnetism : principles and applications (Magnétisme : principes et applications). - John Wiley & Sons Ltd (1995).
-
(2) - SCHRAG (B.D.), ANGUELOUCH (A.), INGVARSSON (S.), XIAO (G.), LU (Y.), TROUILLOUD (L.), GUPTA (A.), WANNER (R.A.), GALLAGHER (W.J.), RICE (P.M.), PARKIN (S.S.P.) - Néel « orange-peel » coupling in magnetic tunneling junction devices. - Applied Physics Letters no 77, p. 2373 à 2375 (2000).
-
(3) - MCCARTNEY (M.R.), DUNIN-BORKOWSKI (R.E.), SCHEINFEIN (M.R.), SMITH (D.J.), GIDER (S.), PARKIN (S.S.P.) - Origin of magnetization decay in spin-dependent tunnel junctions. - Science no 286, p. 1337 à 1339 (1999).
-
(4) - GRUNBERG (P.), SCHREIBER (R.), PANG (Y.), BRODSKY (M.B.), SOWERS (H.) - Layered magnetic structures : Evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers. - Physical Review Letters no 57, p. 2442 à 2445 (1986).
-
(5) - BERKOWITZ (A.E.), TAKANO (K.) - Exchange anisotropy - a review. - Journal of Magnetism and Magnetic Materials no 200, p. 552 à 570...
1.1 MEL-ARI Nanoelectronics roadmap
Informations et projets de recherche européens http://www.cordis.lu/esprit/src/melari.htm
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