Memórias…Nanotecnologia…
Instituto de FísicaUFRJ
Resumo
• Tipos de Memória• MRAMS• Caracterização por MFM• Meio Litografados
Tipos de Memórias
• Memória– Guardar informação– Tempo longo
• Primeiras memórias:– SEQUENCIAIS
• FITAS K7, VIDEO, HD, ….
– Acesso ALEATÓRIO!
Memoria de Núcleo Magnético
IBM 405
Princípio de funcionamento:Histerese do núcleo magnético
MEMORIAS ELETRÔNICAS
• RAM – RANDOM ACCESS MEMORY
4Mb RAM – VAX 8600
Princípio de funcionamento:
TRANSISTORESCAPACITORES
VOLÁTIL!
PRECISA DE REFRESH
MEMÓRIAS NÃO VOLÁTEIS
• ROM – READ ONLY MEMORY– PROM – PROGRAMÁVEL– EPROM – APAGÁVEL– EEPROM – FLASH DRIVES
– CD-ROMMEMÓRIA NÃOVOLÁTILFÁCIL ESCRITALEITURA RÁPIDAACESSO RAND,
MAGNETIC RAM
• 2000 – IBM começa projeto MRAM• 2003 – primeiro chip MRAM – 128K• 2005 – primeira MRAM rodando a
2GHz• 2006 – Toshiba+NEC – 16Mb MRAM
– 200Mb/s– 34ns/ciclo…
MRAMs
• Magnetoresistive Random Access Memory
MRAMs
• Magnetoresistive Random Access Memory
MRAMs
• Magnetoresistive Random Access Memory
Produção - Litografia
Produção - Litografia
Memmert, Meas. Sci. Technol. 11, 1342 (00)
Vizualização por MFMPERTURBAÇÃO DA PONTA
material: permalloy Ni80Fe20
“mole”: M muda
“dura”: M fixa
“0”:baixa R
“1”:alta R
VANTAGEM: não volátiles
óxido não magnético
Junção tunel magnética
Con H “in-situ”:Gomez, JAP 85, 4598 (99)
Estruturas Magneticas -MRAMS
MFM L = 400 y 600 nmL = 400, 600
y 800 nm
cuadrados de NiFeespesor: 50 nm
fabricación: T. Okuno, Kyoto Univ.
Pontas com Nanofios (d=40 nm) de Co
MFM
2 nanofios 1 nanofio
J. M. García-Martín et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 37, 965 (2004)
MFM de materiales blandos
(muestra: T. Okuno, Kyoto U.)
4 estados possíveis: 2 bits
discos de NiFe
AFM d: 200-1000 nmespesor: 50 nm
Vórtices magnéticos: introducción
Interés: almacenamiento, puertas lógicas
HORARIOPARA CIMA
ANTIHORARIOCIMA
ANTIHORARIOBAIXO
HORARIOPARA BAIXO
Demand, JAP 87, 5111 (00)(d=300nm)
por MFM...
-150 -100 -50 0 50 100 150
-1.5
-1
-0.5
0
R (nm)
f (
Hz)
f exp.
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
-F
/z
(10-3
N/m
)-F/z sim.
-150 -100 -50 0 50 100 150
-1.5
-1
-0.5
0
R (nm)
f (
Hz)
f exp.
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
-F
/z
(10-3
N/m
)
-F/z simul.
Imagens de MFM
J. M. García-Martín et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 37, 965 (2004)
d = 400, 1000 nm
punta:
Hsat
punta:
Hsat
imagen simulada
Parámetros: k=6.5 N/m z=20 nm, zef=45 nm
= 4x10-10 A m, Hmax ~ 14 mT
-1000 -500 0 500 1000-2x10-4
-1.5x10-4
-1x10-4
-5x10-5
0x10-5
5x10-5
F
/z
(N/m
)-1000 -500 0 500 1000
-2x10-4
-1.5x10-4
-1x10-4
-5x10-5
0x10-5
5x10-5
x (nm)
comparación cuantitativa
Sem PontaE=2824 J/m3
Ponta no centroE=2813 J/m3
Ponta à direitaE=2683 J/m3
Ponta à esquerdaE=2964 J/m3
ponta de Co80Cr20 por pulverização catódica
Hsat
simulacionesmicromagnéticas
2 m x 0.7 m espesor: 16 nm
puntapunta
imagen simulada
simulaçõesmicromagneticas(color según los polos)
NiFe L = 2 mespesor: 16 nm
Puntas por pulverización catódica: Co80Cr20 , Cr /Co /Cr
sin pert.
modelo
Zeeman
preparación muestra:K. Kirk, Glasgow Univ.
J. M. García et al., Appl. Phys. Lett. 79, 656 (2001)
+ -
MFM de materiales blandos
Parámetros: k=5.2 N/m z=20 nm, zef=53 nm
= 8x10-10 A m, Hmax ~ 28 mT
SOMA
28.91 nm
0.00 nm
ZMAX
0 nm
Aleaciones binarias con alta anisotropía magnetocristalina: FePd
AFM MFM
20 nm
ZMAX=40 nm
30 nm
ZMAX=30 nm
TD = 450ºC
C. Clavero, J. M. García-Martín et al., Journal of Applied Physics 99, 073903 (2006) Physical Review B 73, 174405 (2006)
SOMA
Técnicas de Medida Magnética
• uSQUID
Técnicas de Medida Magnética