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).
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de juin 2022 par Jean-Philippe ATTANÉ, Manuel BIBES, Laurent VILA
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Vers une électronique de spin3. Mémoires magnétiques
Les dispositifs à électronique de spin possèdent un fort potentiel d’intégration dans des dispositifs de type mémoire non volatile. Leur apport permet à la fois d’accroître les performances de dispositifs tels que les disques durs d’ordinateurs et d’envisager de nouveaux dispositifs qui pourraient révolutionner le stockage de l’information dans les années à venir.
3.1 Stockage magnétique
pour plus de détail sur ce sujet, le lecteur se reportera à la référence [19].
L’enregistrement magnétique repose sur le phénomène de rémanence magnétique c’est-à-dire la possibilité de former des configurations des moments magnétiques stables ou métastables en champ magnétique appliqué nul. La configuration sera alors déterminée par l’histoire magnétique.
Regardons l’histoire magnétique d’un élément monodomaine de moment magnétique
(figure 7).
Elle est décrite en partant d’un champ magnétique positif d’intensité suffisante pour aligner le moment magnétique dans le sens positif. Elle consiste à réduire l’intensité du champ magnétique appliqué à zéro, inverser son signe et décroître l’intensité du champ magnétique appliqué jusqu’à une valeur suffisante pour aligner le moment magnétique dans le sens négatif. Puis, l’histoire consiste à parcourir le chemin inverse jusqu’au champ magnétique positif d’intensité suffisante pour aligner le moment magnétique dans le sens positif.
Dans les deux trajets en champ (sens du champ magnétique appliqué positif vers négatif et sens contraire), le moment magnétique s’inverse uniquement lorsque, d’une part le champ est inversé par rapport au sens qu’il avait au départ du trajet et d’autre part, lorsque son intensité est supérieure à
, le champ coercitif du matériau. Ainsi, il est possible de stabiliser en champ magnétique nul le moment magnétique...
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Mémoires magnétiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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