Fonction mémoire de la spintronique : concepts de matériaux et de dispositifs.

Résumé Ce manuscrit présente les points forts des recherches auxquelles j'ai contribué sur les mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM) depuis mon arrivée au laboratoire Spintec du CEA-Grenoble en 2002. Ces travaux ont consisté à développer des concepts de MRAM utilisant des méthodes d'écriture par champ magnétique et par couple de transfert de spin (STT) ainsi que les matériaux nécessaires à la démonstration de leur principe de fonctionnement. Après avoir brièvement résumé mon parcours professionnel dans le premier chapitre, je présente les domaines qui bénéficieraient de l'adoption de la mémoire non volatile en particulier comme mémoire embarquée. Le deuxième chapitre passe en revue les avantages de l'utilisation du flux de courant à travers la cellule dans l'écriture assistée thermiquement à l'aide de champs magnétiques et de STT. Il se concentre sur la dynamique de chauffage et les méthodes permettant de déterminer l'augmentation de température à l'intérieur d'un pilier de jonction tunnel magnétique. Le chapitre suivant passe en revue les solutions permettant d'écrire et d'inverser la direction de la magnétisation à la vitesse limite ultime définie par la fréquence de précession de la magnétisation dans la gamme des GHz. Il traite également de la rupture de la barrière de la jonction tunnel à de courtes largeurs d'impulsion. Nous examinons ensuite les avantages des matériaux à anisotropie magnétique perpendiculaire pour la MRAM, le concept le plus susceptible d'être adopté par l'industrie, ainsi que les développements de matériaux nécessaires pour mettre à l'échelle des cellules de moins de 20 nm de diamètre. Enfin, je résume nos résultats dans le contexte des futures orientations de recherche possibles dans le domaine de la MRAM.