用于直接可视化纳米级三维磁随机存取存储器中垂直形状各向异性的离轴电子全息术

垂直形状各向异性（PSA）与双磁隧道结（DMTJ）为将自旋转移矩磁随机存取存储器（STT-MRAM）缩减至 20 nm 以下技术节点提供了实用方案，同时保持其热稳定性并降低所需临界电流。然而，随着这些现代器件变小且呈三维（3D）复杂结构，我们对其功能磁行为的理解往往是间接的，依赖于磁阻测量与微磁建模。本文中，我们回顾了近期利用多种先进电子显微技术对这些结构开展的工作，聚焦于此类元件三维与纳米尺度特性相关的方面。我们给出了将单个 SST-MRAM 纳米柱从大规模阵列中系统性转移、进而使用离轴电子全息术直接成像其磁构型的方法学。我们表明，通过电子全息图堆叠提升的相位灵敏度，可用于对 DMTJ 的细微变化以及 <20 nm PSA-STT-MRAM 纳米柱在原位加热过程中的热稳定性成像。文中讨论了使用电子全息术分析 MRAM 器件的实验可行性、优势与局限，为以高空间分辨率和灵敏度直接成像这些系统的功能磁性能开辟了实用途径。