TbFe層を用いた垂直磁化MTJの熱アシスト磁化反転

摘要

希土類－遷移金属（RE-TM）膜をメモリー層とした垂直磁化型のTbFe/CoFeB/Al-O/[Co/Pd]_6磁気トンネル接合を作成し，その磁気抵抗（MR）特性および障壁へ印可した電流パルスにより発生するジュール熱を用いた熱アシスト磁化反転を確認した．Al-O層厚0.8nmのMTJ素子（素子サイズ20μm×20μm）では低バイアス（40mV）で面積抵抗6kΩμm~2程度，MR比10％，TbFe層の保磁力4kOe程度が得られた．一方，高バイアス（350mV）では，障壁への通電により発生するジュール熱によりTbFe層の保磁力が2kOe程度まで減少した．磁界中で電流パルスを印可後の抵抗値から，熱アシスト磁化反転に必要な電力密度の外部磁界依存性を測定した．磁化反転に必要な電力密度は，磁界の減少に伴い単調に増加し，100Oe程度の磁界では80μW/μm~2と見積もられた．これより，TbFe膜をメモリー層として用いたMTJ素子では低電力での熱アシスト磁化反転が可能であるという結論を得た．