磁隧道结的离子束改性

B. M. S. Teixeira; A. A. Timopheev; N. Caçoilo; L. Cuchet; J. Mondaud; J. R. Childress; S. Magalhães; E. Alves; N. A. Sobolev

doi:10.1088/1361-6463/aba38c

磁隧道结的离子束改性

材料科学 2020-09-18 v1 应用物理

作者: B. M. S. Teixeira , A. A. Timopheev , N. Caçoilo , L. Cuchet , J. Mondaud , J. R. Childress , S. Magalhães , E. Alves , N. A. Sobolev

在 arXiv 上查看 ↗ PDF ↗ DOI ↗

摘要

采用铁磁共振、振动样品磁强计和面内电流隧穿技术，研究了400 keV $Ar^+$ 离子辐照对面内磁化磁隧道结(MTJ)叠层的磁性和电学性质的影响。辐照引起的磁各向异性、耦合能和隧穿磁电阻(TMR)的变化表现出与离子注量相关的依赖性，这使我们能够区分两种辐照机制。在低注量机制下， ${\Phi} < 10^{14} cm^{-2}$ ，维持MTJ正常工作所需的参数得以保留：FeCoB自由层(FL)的各向异性在饱和磁化强度 $M_S$ 小幅下降后受到微弱调制；TMR持续下降；层间交换耦合(IEC)和交换偏置(EB)略有减小。在高注量机制下， ${\Phi} > 10^{14} cm^{-2}$ ，MTJ失效：FL各向异性的调制很强，由 $M_S$ 的剧烈下降引起，这归因于FL与Ta覆盖层之间高度的表面混合；EB和IEC也消失，可能由于构成合成反铁磁体的各层发生混合；并且由于辐照引起的MgO势垒和MgO/FeCoB界面的退化，TMR消失。我们证明，FL周围的层在决定由辐照引起的磁各向异性演化趋势方面起决定性作用，并且存在一个离子注量窗口，在其中可发生这种磁各向异性的调制，同时不损失MTJ的TMR或磁构型。

关键词

离子束改性磁隧道结氩离子辐照磁各向异性隧穿磁电阻层间交换耦合交换偏置界面混合

引用

@article{arxiv.2004.05025,
  title  = {Ion beam modification of magnetic tunnel junctions},
  author = {B. M. S. Teixeira and A. A. Timopheev and N. Caçoilo and L. Cuchet and J. Mondaud and J. R. Childress and S. Magalhães and E. Alves and N. A. Sobolev},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2004.05025},
  year   = {2020}
}

备注

19 pages, 11 figures, Supplemental material with 8 pages, 9 figures

磁隧道结的离子束改性

摘要

关键词

引用

备注

相关论文