Page 210 - Spin Transport and Spintronics

7.4 การออกแบบ STT-MRAM 212

จากผลการคำนวณความหนาแน่นของกระแสทะลุผ่านเฉลี่ยที่ไหลผ่านโครงสร้างวัสดุ

MTJ ที่มีชั้นกำแพงทะลุผ่านหนา 0.85 nm เราพบว่าความหนาแน่นของกระแสทะลุผ่านมี
ความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าแรงดันไบอัสและมุมสัมพัทธ์ของแมกนีไทเซชันในวัสดุแม่เหล็ก

เฟอร์โรทั้งสองชั้น และพบว่าความหนาแน่นของกระแสทะลุผ่านในกรณีที่แมกนีไทเซชันมี

การจัดเรียงตัวแบบ P จะมีค่าสูงกว่ากรณี AP ซึ่งเป็นการบ่งบอกว่าในกรณี P กระแสสปิน

จะสามารถเคลื่อนที่จากอิเลคโทรดหนึ่งไปยังอีกอิเลคโทรคได้ง่ายกว่า ค่ากระแสทะลุผ่าน
เฉลี่ยที่ไหลผ่านโครงสร้างวัสดุสามารถแสดงในรูปความสัมพันธ์จากการฟิตกราฟดังสมการ

j tunnel = 66.247V MA/cm 2

7.4.3 การกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันในโครงสร้าง MTJ

ในหัวข้อนี้จะทำการศึกษาพลวัตและกระบวนการกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันซึ่งถูกเหนี่ยว

นำด้วยกระแสไฟฟ้าภายนอกด้วยแบบจำลองระดับอะตอมและแบบจำลองการส่งผ่านสปิน ซึ่งจะทำให้
เกิดความเข้าใจในการออกแบบโครงสร้างรอยต่อทะลุผ่านเชิงแม่เหล็ก CoFeB/MgO/CoFeB เพื่อนำ

ไปประยุกต์ใช้กับ STT-MRAM เนื้อหาในส่วนนี้จะทำการศึกษากระบวนการการกลับทิศทางของแมกนี

ไทเซชันที่พิจารณาผลของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของโครงสร้าง MTJ ตั้งแต่ 10 ถึง 40 nm ที่อุณหภูมิ

300 K โดยทำการป้อนแรงดันไบอัสแก่โครงสร้าง 150 mV ซึ่งทำให้เกิดกระแสทะลุผ่านที่มีความหนา
แน่น 10 MA/cm 2

เมื่อพิจารณาผลการคำนวณการกลับทิศทางของแมกนีไทเซชันในโครงสร้าง MTJ ที่มีเส้นผ่าน

ศูนย์กลางขนาด 40 nm ดังรูปที่ 7.9 พบว่าที่เวลา 0.13 ns สปินภายในชั้นอิสระจะเริ่มเกิดการกลับ