Magnetic tunel junctions

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MAGNETIC TUNNEL JUNCTIONS



Abstract. In this article we review about the deferent’s uses and performance of magnetic tunnel junctions materials and therefore can show magneto resistive effects in diferent´s technologies; how read sensors in hard disc drives and magnetoresistive Random Acces Memory.
Resumen. En este artículo se realiza una revisión sobre los diferentes usos ycomportamientos de materiales de junturas de atunelamiento magnético y que a la vez presentan efectos magnetorresistivos en diferentes tecnologías; ya sea en sensores de lectura incorporados en los discos duros o memorias RAM “Random acces memory” magnetorresistivas.

Palabras claves: Magnetorresistivo, atunelamiento, Junturas, MRAM”magnetoresistance RAM”, TMR ”Tunneling Magnetoresistance ”, DOS“Diference in electronic density of states”, IBD “Ion beam deposition”, MBE “molecular beam epitaxy”, RA “resistance area”, TME ”transmission electron micrograph”, MTJ “magnetic tunnel junctions”, SAF “synthetic antiferromagnetic”

1. INTRODUCCIÓN

Si se separa a dos ferromagnetos mediante un aislante delgado (alrededor de 1 nm), la resistencia de la corriente de túnel cambia con la orientaciónrelativa de las dos capas magnéticas. La resistencia es normalmente más alta en el caso antiparalelo. Esto se conoce como efecto magnetorresistencia túnel (TMR).
Fue descubierta en 1975 por Michel Julliere,[] usando hierro como el ferromagneto y germanio como aislante.

La dirección de dos magnetizaciones de laminas ferromagnéticos pueden ser conmutadas individualmente por un campo magnéticoexterno. Si las magnetizaciones son de orientación paralela entonces hay más probabilidad de que electrones atraviesen la lámina que si estuviesen en orientación antiparalela. Consecuentemente la juntura puede intercambiar entre dos estados de resistencia eléctrica, uno con baja y otro con una gran resistencia.

2. MTJ
Los primeros acercamientos en la variación del flujo de electrones en unmetal debido a la variación del momento magnético local, se dio con el descubrimiento del fenómeno magnetorresistivo anisotrópico. Tiempo después se dan cuenta de las grandes aplicaciones en las cabezas lectoras para discos duros.

Ilustración [ 1 ]. Esquema de un MTJ
Las junturas magnéticas son construidas con tecnologías de capas o películas.

2.1. JUNTURAS TUNEL Y JUNTURAS DEATUNELAMIENTO MAGNÉTICO

Cuando se tiene dos conductores metálicos separados por una pequeña barrera, encontramos que existen electrones que llegan a atravesar esta barrera debido a un campo magnético.
Pero esto depende de las dimensiones de la barrera con respecto a la energía de los electrones, cuando los electrones llegan a atravesar la barrera pasan por una etapa evanescente donde su energía enforma de onda disminuye de forma exponencial. Esto se puede apreciar en la siguiente figura.

Ilustración [ 2 ]. Representaciones esquemáticas para el momento en que un electrón atraviesa la barrera.
En la JT los electrones se encuentran con una barrera muy alta (el aislador) que dificulta su paso de un lado hacia el otro de la misma o sea de un ferromagneto al otro.
Solo algunos electroneslogran pasar a través de la barrera, por efecto túnel cuántico, cuando la magnetización de los dos ferromagnetos están alineadas; este estado es de baja resistencia eléctrica. En cambio, cuando las magnetizaciones de ambas capas están orientadas de manera opuesta, la corriente es prácticamente nula definiendo un estado de alta resistencia eléctrica. Se dice que la corriente eléctrica neta queatraviesa la barrera aisladora está polarizada en espín. Los resultados muestran la existencia de dos estados resistivos claramente distinguibles, alta-baja, que puede asociarse a estados SI-NO. Esta propiedad hace de estos materiales sistemas de alto interés tecnológico. Se prevé la aplicación de conjuntos de junturas como memorias MRAM, por ejemplo. El magnetismo de los electrones del metal que se...
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