ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 8
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.8.3
УДК 621.372, 537.9
Применение эффекта ферромагнитного резонанса для квалификации STT-MRAM
А. П. Михайлов 1,2,, А. Д. Белановский 1, Н. Ю. Дмитриев 1,2, М. И. Гильманов 3, А. В. Семено 3, А. Н. Самарин 3, А. В. Трофимов 1, А. В. Хвальковский 1
1 ООО «Крокус Наноэлектроника», 109316, Москва, Волгоградский проспект, 42-5
2 Московский физико-технический институт (государственный университет), 141700, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., 9
3 Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38
Статья поступила в редакцию 13 июля 2020 г.
Аннотация. В работе детально рассмотрена методика экспериментального исследования критически важных параметров композиций материалов магниторезистивной памяти произвольного доступа с переносом спинового момента (Spin-Transfer-Torque Magnetic Random Access Memory или STT-MRAM), основанная на применение эффекта ферромагнитного резонанса. В работе предложена новая конфигурация измерительной установки с магнитным полем, направленным вдоль волноводной линии. Данная конфигурация также применима для измерения тонкоплёночных ферримагнетиков и ферромагнетиков, мультиферроиков.
Ключевые слова: ферромагнитный резонанс, спинтроника, STT-MRAM, волноводная линия.
Abstract. The experimental setup for measurement of the critical parameters of material compositions for Spin-Transfer-Torque Magnetic Random-Access Memory (STT-MRAM) based on the ferromagnetic resonance effect (FMR), was described in details. New configuration of a measurement setup with a magnetic field directed along the waveguide line is proposed. This configuration is also applicable for the measurement of thin-film ferrimagnets, ferromagnets and multiferroics.
Keywords: ferromagnetic resonance, spintronics, STT-MRAM, waveguide line.
Литература
1. Аркадьев В. К. Теория электромагнитного поля в ферромагнитном металле // ЖРФХО, физ. отд. – 1913. – Т. 45. – С. 312. https://phys.msu.ru/upload/iblock/f1f/arkadiev.pdf
2. Arias R., Mills D. L. Extrinsic contributions to the ferromagnetic resonance response of ultrathin films // Physical review B. – 1999. – Т. 60. – №. 10. – С. 7395. https://doi.og/10.1103/PhysRevB.60.7395
3. Sun J. Z. Spin-current interaction with a monodomain magnetic body: A model study // Physical Review B. – 2000. – Т. 62. – №. 1. – С. 570. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.570
4. Khvalkovskiy A. V. et al. Basic principles of STT-MRAM cell operation in memory arrays // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2013. – Т. 46. – №. 7. – С. 074001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/7/074001
5. Slonczewski J. C. et al. Current-driven excitation of magnetic multilayers // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1996. – Т. 159. – №. 1. – С. L1.Available at: http://nsdl.library.cornell.edu/websites/wiki/index.php/PALE_ClassicArticles/archives/classic_articles/issue2_giant_magnetoresistance/mss14_JMM-1996.pdf
6. Nembach H. T. et al. Perpendicular ferromagnetic resonance measurements of damping and Land e ́ g− factor in sputtered (Co 2 Mn) 1− x Ge x thin films // Physical Review B. – 2011. – Т. 84. – №. 5. – С. 054424.
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.0544247. Kittel C. Ferromagnetic resonance. // J. Phys. Radium. – 1951. – №. 12, – С. 291-302. https://doi.org/10.1051/jphysrad:01951001203029100
8. Beleggia M. et al. Demagnetization factors for elliptic cylinders // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2005. – Т. 38. – №. 18. – С. 3333. https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/18/001
9. Maksymov I. S., Kostylev M. Broadband stripline ferromagnetic resonance spectroscopy of ferromagnetic films, multilayers and nanostructures // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. – 2015. – Т. 69. – С. 253-293.
https://doi.org/10.1016/j.physe.2014.12.02710. Bedair S. S., Wolff I. Fast, accurate and simple approximate analytic formulas for calculating the parameters of supported coplanar waveguides for (M) MIC's // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 1992. – Т. 40. – №. 1. – С. 41-48. https://doi.org/10.1109/22.108321
11. McGregor I., Aghamoradi F., Elgaid K. An approximate analytical model for the quasi-static parameters of elevated CPW lines // IEEE transactions on microwave theory and techniques. – 2010. – Т. 58. – №. 12. – С. 3809-3814.
https://doi.org/0.1109/TMTT.2010.208655212. Farrokhrooz M., Keivani H., Fazaelifard M. Computation of characteristic impedance of CPW, grounded CPW (GCPW) and microstrip lines in a wide frequency range using TLM approach. // Proceedings of the 5th WSEAS International Conference on Telecommunications and In formatics, Istanbul, Turkey, May 27-29, 2006, p. 226–231. Available at: http://www.wseas.us/e-library/conferences/2006istanbul/papers/520-110.pdf
13. Kalarickal S. S. et al. Ferromagnetic resonance linewidth in metallic thin films: Comparison of measurement methods // Journal of Applied Physics. – 2006. – Т. 99. – №. 9. – С. 093909. https://doi.org/10.1063/1.2197087
14. Aktas B., Mikailov F., ed. Advances in Nanoscale Magnetism: Proceedings of the International Conference on Nanoscale Magnetism ICNM-2007, Istanbul, Turkey, Springer Science & Business Media, 2008, Т. 122, ISBN 978-3-540-69881-4. Available at: https://libgen.lc/ads.php?md5=C0D5F12D4E3A00A3E631FD73FEC07CE2
15. Heinrich B., Cochran J. F., Hasegawa R. ФМР linebroadening in metals due to two‐magnon scattering // Journal of Applied Physics. – 1985. – Т. 57. – №. 8. – С. 3690-3692. https://doi.org/10.1063/1.334991
16. McMichael R. D., Twisselmann D. J., Kunz A. Localized ferromagnetic resonance in inhomogeneous thin films // Physical review letters. – 2003. – Т. 90. – №. 22. – С. 227601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.227601
17. McMichael R. D. A mean-field model of extrinsic line broadening in ferromagnetic resonance // Journal of Applied Physics. – 2008. – Т. 103. – №. 7. – С. 07B114. https://doi.org/10.1063/1.2837887
18. Shaw J. M., Nembach H. T., Silva T. J. Roughness induced magnetic inhomogeneity in Co/Ni multilayers: Ferromagnetic resonance and switching properties in nanostructures // Journal of Applied Physics. – 2010. – Т. 108. – №. 9. – С. 093922. https://doi.org/10.1063/1.3506688
19. Барьяхтар В. Г. Феноменологическое описание релаксационных процессов в магнетиках // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 1984. – Т. 87. – №. 4. – С. 1501-1508.
http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/r/index/r/87/4/p1501?a=list
20. Tserkovnyak Y., Hankiewicz E. M., Vignale G. Transverse spin diffusion in ferromagnets // Physical Review B. – 2009. – Т. 79. – №. 9. – С. 094415. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.094415
21. Farle M., Silva T., Woltersdorf G. Spin dynamics in the time and frequency domain. // In: Magnetic Nanostructures. – Springer, Berlin, Heidelberg, 2013. – С. 37-83. Available at: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-32042-2
Для цитирования:
Михайлов А.П., Белановский А.Д., Дмитриев Н.Ю., Гильманов М.И., Семено А.В., Самарин А.Н., Трофимов А.В., Хвальковский А.В. Применение эффекта ферромагнитного резонанса для квалификации STT-MRAM. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.8.3