東北大學開發出磁阻比為1056％的MTJ元件

    東北大學成功開發出了磁阻（MR）比為1056％的強磁性隧道接合（MTJ）元件。該元件是采用由3張強磁性膜（CoFeB）和2張絕緣膜（MgO）構成的雙隧道結結構，通過優化中間的強磁性膜的厚度實現的。采用此前元件結構的MTJ元件的磁阻比較高為604％。

圖1：此前的強磁性隧道結的基本結構（左），

此次開發的雙隧道結的強磁性隧道接合結構（右）

圖2：磁阻變化率每年的變化

圖3：此次開發的雙隧道結MTJ的磁阻變化率

施加的磁場依賴性（即磁阻曲線）

　　此次開發的MTJ元件的結構為CoFeB/MgO/CoFeB/MgO/CoFeB。一般情況下，絕緣膜越厚，磁隧道元件的電阻值就越大。因此，2個絕緣層的雙隧道結結構MTJ元件的電阻為串聯排列，元件整體的電阻值過大，無法達到實用水平。而此次通過優化中間的強磁性電極的厚度，與具有相同絕緣層膜厚的基本結構CoFeB/MgO/CoFeB的MTJ元件相比，實現了更低的電阻值。即施加1.2nm的強磁性膜厚度及±0.1V左右電壓時，磁阻比為較大。東北大學此次得出的結果完全推翻了此前的理論，結果證實還存一些新物理效果。

可用于非易失性內存、磁性傳感器及晶體管

　　此次開發的MTJ元件的磁場依賴性（磁阻曲線），從正極向負極掃描磁場時與從負極向正極掃描時，磁化都不會因較大的磁場差發生急劇變化。因此，消耗較低能量便可產生較大輸出變化。如果利用這一原理，電阻值的“high”和“low”便支持信息“１”和“0”，可作為非易失性磁性內存使用。另外，如果輸出電阻值隨外部磁場發生的變化，還可作為靈敏度較高的磁性傳感器使用。

　　另外，此次開發的MTJ元件的中間電極與外部電極形成電浮動狀態。因此，如果在該元件的外部設置柵極電極，還可作為3端子元件使用。如果利用外部電場控制元件的電阻，還可作為晶體管工作。從以上內容來看，利用該元件本身可實現兼顧非易失性記憶元件（內存）及演算（邏輯）功能的非易失性集成電路。

　　東北大學在09年7月17日的應用物理學會論文雜志“Applied Physics Express”網絡版上公開了此次的研究成果。該元件是在愛發科的協助下制作的。

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