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