反鐵磁隧道結的核心組成部分是反鐵磁金屬電極/絕緣勢壘層/反鐵磁金屬電極組成的“三明治結構”，相較於鐵磁隧道結，有望實現更高速、高穩定性、高密度的數據存儲。但是反鐵磁材料淨磁矩為零，幾乎不存在巨觀的自旋極化，因此長期以來被認為難以實現TMR效應。近年來，上述難題有了突破性進展，形成了交換偏置磁隧道結（Exchange Bias MTJ: EB-MTJ）和全反鐵磁隧道結（All Antiferromagnetic Tunnel Junction: AATJ）兩條技術路徑。
基本介紹
- 中文名：反鐵磁隧道結
- 外文名：Antiferromagnetic Tunnel Junctions
- 適用領域：數據存儲
- 所屬學科：自旋電子學
磁隧道結,
磁隧道結
基於電子自旋的磁性隨機存取存儲器（Magnetic Random Access Memory: MRAM）理論上可以達到零靜態功耗，同時具有高速、非易失性及高擦寫次數等優良特性，有望解決傳統矽基積體電路面臨的功耗瓶頸，得到國內外學術界和工業界的廣泛關注和深入研究。
MRAM的基本存儲單元為磁隧道結（Magnetic Tunnel Junction: MTJ），核心組成部分是鐵磁（Ferromagnet: FM）金屬電極/絕緣勢壘層/鐵磁金屬電極組成的“三明治結構”，如圖 1.1所示。其中一層鐵磁電極的磁矩方向固定不變，被稱為固定層或參考層；另一層鐵磁電極用於存儲數據，其磁矩方向可以被外界激勵改變，被稱為自由層。二十餘年來，磁隧道結的數據寫入方式不斷發展，主要形成了磁場寫入、自旋轉移矩（Spin-transfer torque: STT）電流寫入和自旋軌道矩（Spin-orbit torque: SOT）電流寫入這三種技術方案。在數據讀取方面，則主要依靠隧穿磁電阻（Tunneling Magnetoresistance: TMR）效應，即當自由層的磁矩方向和固定層磁矩方向處於反平行（平行）排列時，磁隧道結處於高電阻態RH（低電阻態RL），從而實現數據讀出。
圖 1.1 MTJ結構示意圖
