东北大学开发出磁阻比为1056％的MTJ元件

    东北大学成功开发出了磁阻（MR）比为1056％的强磁性隧道接合（MTJ）元件。该元件是采用由3张强磁性膜（CoFeB）和2张绝缘膜（MgO）构成的双隧道结结构，通过优化中间的强磁性膜的厚度实现的。采用此前元件结构的MTJ元件的磁阻比较高为604％。

图1：此前的强磁性隧道结的基本结构（左），

此次开发的双隧道结的强磁性隧道接合结构（右）

图2：磁阻变化率每年的变化

图3：此次开发的双隧道结MTJ的磁阻变化率

施加的磁场依赖性（即磁阻曲线）

　　此次开发的MTJ元件的结构为CoFeB/MgO/CoFeB/MgO/CoFeB。一般情况下，绝缘膜越厚，磁隧道元件的电阻值就越大。因此，2个绝缘层的双隧道结结构MTJ元件的电阻为串联排列，元件整体的电阻值过大，无法达到实用水平。而此次通过优化中间的强磁性电极的厚度，与具有相同绝缘层膜厚的基本结构CoFeB/MgO/CoFeB的MTJ元件相比，实现了更低的电阻值。即施加1.2nm的强磁性膜厚度及±0.1V左右电压时，磁阻比为较大。东北大学此次得出的结果完全推翻了此前的理论，结果证实还存一些新物理效果。

可用于非易失性内存、磁性传感器及晶体管

　　此次开发的MTJ元件的磁场依赖性（磁阻曲线），从正极向负极扫描磁场时与从负极向正极扫描时，磁化都不会因较大的磁场差发生急剧变化。因此，消耗较低能量便可产生较大输出变化。如果利用这一原理，电阻值的“high”和“low”便支持信息“１”和“0”，可作为非易失性磁性内存使用。另外，如果输出电阻值随外部磁场发生的变化，还可作为灵敏度较高的磁性传感器使用。

　　另外，此次开发的MTJ元件的中间电极与外部电极形成电浮动状态。因此，如果在该元件的外部设置栅极电极，还可作为3端子元件使用。如果利用外部电场控制元件的电阻，还可作为晶体管工作。从以上内容来看，利用该元件本身可实现兼顾非易失性记忆元件（内存）及演算（逻辑）功能的非易失性集成电路。

　　东北大学在09年7月17日的应用物理学会论文杂志“Applied Physics Express”网络版上公开了此次的研究成果。该元件是在爱发科的协助下制作的。

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