• 제목/요약/키워드: tunnel switching

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Properties and Applications of Magnetic Tunnel Junctions

  • Reiss, G.;Bruckl, H.;Thomas, A.;Justus, M.;Meyners, D.;Koop, H.
    • Journal of Magnetics
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    • 제8권1호
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    • pp.24-31
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    • 2003
  • The discoveries of antiferromagnetic coupling in Fe/Cr multilayers by Grunberg, the Giant Magneto Resistance by Fert and Grunberg and a large tunneling magnetoresistance at room temperature by Moodera have triggered enormous research on magnetic thin films and magnetoelectronic devices. Large opportunities are especially opened by the spin dependent tunneling resistance, where a strong dependence of the tunneling current on an external magnetic field can be found. We will briefly address important basic properties of these junctions like thermal, magnetic and dielectric stability and discuss scaling issues down to junction sizes below 0.01 $\mu\textrm{m}$$^2$with respect to single domain behavior, switching properties and edge coupling effects. The second part will give an overview on applications beyond the use of the tunneling elements as storage cells in MRAMs. This concerns mainly field programmable logic circuits, where we demonstrate the clocked operation of a programmed AND gate. The second 'unconventional' feature is the use as sensing elements in DNA or protein biochips, where molecules marked magnetically with commercial beads can be detected via the dipole stray field in a highly sensitive and relatively simple way.

RFID 태그 칩용 로직 공정 기반 256bit EEPROM IP 설계 및 측정 (Design of logic process based 256-bit EEPROM IP for RFID Tag Chips and Its Measurements)

  • 김광일;김려연;전황곤;김기종;이재형;김태훈;하판봉;김영희
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제14권8호
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    • pp.1868-1876
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    • 2010
  • 본 논문에서는 logic 공정 기반의 소자만 사용한 256bit EEPROM IP를 설계하였다. 소자간의 전압을 신뢰성이 보장되는 5.5V 이내로 제한하기위해 EEPROM의 코어 회로인 CG (Control Gate)와 TG (Tunnel Gate) 구동 회로를 제안하였다. 그리고 DC-DC converter인 VPP (=+4.75V), VNN (-4.75V)과 VNNL (=VNN/3) generation 회로를 제안하였고 CG와 TG 구동 회로에 사용되는 switching power인 CG_HV, CG_LV, TG_HV, TG_LV, VNNL_CG와 VNNL_TG 스위칭 회로를 설계하였다. 일반적인 모의실험 조건에서 read, program, erase 모드의 전력 소모는 각각 $12.86{\mu}W$, $22.52{\mu}W$, $22.58{\mu}W$으로 저전력 소모를 갖는다. 그리고 테스트 칩을 측정한 결과 256bit이 정상적으로 동작을 하였으며, VPP, VNN, VNNL은 4.69V, -4.74V, -1.89V로 목표 전압 레벨이 나왔다.

CoFeSiB/Ru/CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널 접합의 스위칭 자기장 (Magnetization Switching of MTJs with CoFeSiB/Ru/CoFeSiB Free Layers)

  • 이선영;이서원;이장로
    • 한국자기학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.124-127
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    • 2007
  • 비정질 $Co_{70.5}Fe_{4.5}Si_{15}B_{10}$층을 갖는 자기터널접합(magnetic tunneling junctions; MTJ)를 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 중점적으로 이해하기 위하여 기존의 사용된 CoFe 그리고 NiFe층들을 대신하여 비정질 강자성체 CoFeSiB을 사용하였다. CoFeSiB은 CoFe과 NiFe보다 각각 낮은 포화자기장($M_s:\;560\;emu/cm^3$)과 높은 자기이방성 상수($K_u:\;0.2800\;erg/cm^3$)를 갖는다. CoFeSiB층들의 사이에 1.0 nm Ru층 삽입시 $-0.003\;erg/cm^3$ 교환결합에너지($J_{ex}$)를 나타내었다. $Si-SiO_2-Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/$AlO_x$/CoFeSiB 7 또는 CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60(in nm) MTJ 구조의 터널접합에 대하여 실험 및 시뮬레이션 결과를 통하여 낮은 $J_{ex}$에 기인하는 스위칭 자기장(switching field; $H_{sw}$)의 시료 크기 의존성이 나타나는 것을 알 수 있었다. CoFeSiB 합성형 반강자성 구조는 micrometer뿐만 아니라 submicrometer 시료 크기영역에서도 보자력($H_c$)의 감소와 민감도를 증가 시킴으로써 자기 스위칭 특성에 유리한 것으로 확인 되었다.

자기터널접합을 활용한 고집적 MRAM 소자 기술 (High Density MRAM Device Technology Based on Magnetic Tunnel Junctions)

  • 전병선;김영근
    • 한국자기학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.186-191
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    • 2006
  • 자기터널접합 기반의 MRAM(magnetic random access memory)은 자기저항효과를 응용하는 메모리소자로서 비휘발성과 고속 정보처리가 가능할 뿐만 아니라 고집적화 할 수 있는 차세대 통합형 비휘발성 메모리이다. 그러나 기존의 메모리 소자들에 비해 스위칭 산포가 크고, 기록마진(writing margin)이 확보되지 않아 아직까지는 고집적화가 어려운 실정이다. 최근 포화자화가 낮은 NiFeSiB 및 CoFeSiB과 같은 비정질 강자성체를 자기터널접합의 자유층 재료로 사용하여 스위칭 자기장의 거대화를 크게 감소시켜 MRAM의 기록마진을 높이는 연구결과에 관해 정리하여 보았다. 그리고 이러한 물질을 이용하여 자기터널접합의 재생마진(reading margin)과 관련된 터널자기저항비의 인가전압의존성을 저감시킬 수 있었다. 본고에서는 나노자기소자 기술의 중요한 분야인 MRAM의 기술발전 방향과 연구사례를 소개하고자 한다.

Investigation of Junction-less Tunneling Field Effect Transistor (JL-TFET) with Floating Gate

  • Ali, Asif;Seo, Dongsun;Cho, Il Hwan
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제17권1호
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    • pp.156-161
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    • 2017
  • This work presents a novel structure for junction-less tunneling field effect transistor (JL-TFET) with a floating gate over the source region. Introduction of floating gate instead of fixed metal gate removes the limitation of fabrication process suitability. The proposed device is based on a heavily n-type-doped Si-channel junction-less field effect transistor (JLFET). A floating gate over source region and a control-gate with optimized metal work-function over channel region is used to make device work like a tunnel field effect transistor (TFET). The proposed device has exhibited excellent ID-VGS characteristics, ION/IOFF ratio, a point subthreshold slope (SS), and average SS for optimized device parameters. Electron charge stored in floating gate, isolation oxide layer and body doping concentration are optimized. The proposed JL-TFET can be a promising candidate for switching performances.

단일양자 우물구조로 된 InGaAs/InAlAs의 밴드간 공명 터널링 다이오드에 관한 연구 (InGaAs/InAIAs resonant interband tunneling diodes(RITDs) with single quantum well structure)

  • 김성진;박영석;이철진;성영권
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1456-1458
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    • 1996
  • In resonant tunneling diodes with the quantum well structure showing the negative differential resistance (NDR), it is essential to increase both the peak-to-valley current ratio (PVCR) and the peak current density ($J_p$) for the accurate switching operation and the high output of the device. In this work, a resonant interband tunneling diode (RITD) with single quantum well structure, which is composed of $In_{0.53}Ga_{0.47}As/ln_{0.52}Al_{0.48}As$ heterojunction on the InP substrate, is suggested to improve the PVCR and $J_p$ through the narrowed tunnel barriers. As the result, the measured I-V curves showed the PVCR over 60.

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Interfacial Magnetic Anisotropy of Co90Zr10 on Pt Layer

  • 길준표;서동익;배기열;박완준;최원준;노재성
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.356.2-356.2
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    • 2014
  • Spin Transfer Torque (STT) is of great interest in data writing scheme for the Magneto-resistive Random Access Memory (MRAM) using Magnetic Tunnel Junction (MTJ). Scalability for high density memory requires ferromagnetic electrodes having the perpendicular magnetic easy axis. We investigated CoZr as the ferromagnetic electrode. It is observed that interfacial magnetic anisotropy is preferred perpendicular to the plane with thickness dependence on the interfaces with Pt layer. The anisotropy energy (Ku) with thickness dependence shows a change of magnetic-easy-axis direction from perpendicular to in-plane around 1.2 nm of CoZr. The interfacial anisotropy (Ki) as the directly related parameters to switching and thermal stability, are estimated as $1.64erg/cm^2$ from CoZr/Pt multilayered system.

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