Double barrier magnetic tunnel junctions with Write/Read ...
Tunnel junctions dengan barrier multiferoik
-
Upload
koko-friansa -
Category
Technology
-
view
135 -
download
3
Transcript of Tunnel junctions dengan barrier multiferoik
TUNNEL JUNCTIONS DENGAN BARRIER
MULTIFERROIK
GUSTI AYU PUTU OKA S, INDRA MAULANA, KOKO FRIANSA
Multiferroik
• Skematik tunnel junction.
• Barrier => La0.1Bi0.9MnO3(LBMO)
• Tunnel Junction adalah barrier (penghalang), seperti lapisan isolasi tipis atau potensial listrik, antara dua bahan elektrik.
• Konfigurasi anti-paralel, polarisasipositif.
• Konfigurasiparalel, polarisasipositif.
• Konfigurasi anti-paralel, polarisasinegatif.
• Konfigurasiparalel, polarisasinegatif.
Four Logic State
• Four Logic State dengan polarisasi elektrik P dan magnetisasi M
• Diagram skematik dariarah spin tunneling untukparalel (kiri) dananti-paralel(kanan)
• (a) Pengaruhbarrier dariferromagnetik, spin-up(merah), spin-down(biru).
• (b) Pengaruhbarrier daripolarisasiferroelektrik
La0.1Bi0.9MnO3
• La0.1Bi0.9MnO3 (LBMO) merupakan bahan thin film dan memiliki sifat multiferoik denganketebalan yang digunakan 2 nm.
• LBMO dapat digunakan sebagai barrier ditunnel junction dengan mengatur 2 keadaanyaitu ferromagnetik dan ferroelektrik dibarrier.
Keuntungan La0.1Bi0.9MnO3
• Memiliki sifat ferroelektrik dan ferromagnetiksekaligus
• Bila diaplikasikan pada RAM, keuntunganmultiferroik:
Magnetic write operation tidak merusak
Daya rendah, write operation cepat
Biaya produksi yang murah
Memiliki nilai ferroelektrik Curie temperatur (Tce) yang tinggi (Tce= 450 K – 770K)
• Pengukuran magnetisasi benda menggunakan SQUID (Superconductor Quantum Inteference Device)
• ∆V = ∆IR ; dimana I = ∆Ф/L
• Sehingga: ∆V = (∆Ф/L)R
• Ф = B A cos θ
Pengukuran
• Gambar ultrathin LBMO film 2nm yang dihasilkan oleh PFM (piezoresponse force microscopy)
• Kotak 1μm2 dihasilkan dari 2V dengan arahpolarisasi negatif.
Keadaan magnetisasi dan ferroelektrik dari film 30 nm LBMO (a) Temperature tetap (10 K) (b) Magnetisasi tetap (2 kOe)
Tcm ≈ 90 K (Currie Temperature)
• (c) Hasil gambar PFM dengan tegangan positifatau negatif 4 V
• (d) variasi fasa piezoresponse terhadap tegangan
• Perbedaan junction resistance pada konfigurasiantiparalel dan paralel dari Magnetisasi LSMO dan LBMO (a) LBMO 4nm (b) tanpa STO spacer
Rasio Tunnel Magnetoresistance (TMR)
• (Hitam) TMR menurun dan terhenti di 60 K lebih kecil dari nilai Tcm dari ketebalan film dibawah 2nm.
• (Merah) TER
• (a) Tegangan bias terhadap arus padaLSMO/LBMO/Au tunnel Junction, (merah: negatifke postif), (hitam: positif ke negatif)
• (b) Pengukuran TER (biru) dan TMR (hijau) padaLSMO/LBMO/Au tunnel Junction. ER = 22% danlebih besar dari TMR pada tegangan rendah
• (c) Tegangan bias antara +2 V dan -2 V di pada LSMO/LBMO/Au Junction
• (d-e) Tunnel magnetoresistance dengan Au spacer (+1.5V dan -1.5 V)
• (f-g) Tunnel magnetoresistance tanpa Au spacer (+1.5V dan -1.5 V)
MeRAM (Magnetoelectric Random Access Memory)
• MeRAM memiliki potensial yang bagus sebagaiaplikasi memori di masa depan, seperti:
smart-phones
tablets
computers dan microprocessors
Memory penyimpanan data, seperti harddisk.
Sifat MeRAM
• Non-volatile
• Kecepatan membaca dan menulis data sangattinggi
• Hemat daya (karena panas yang dihasilkansangat sedikit, menghemat energi hingga 10-1000 kali)
• Tingkat kepadatan memori sangat tinggi (5 kali lebih tinggi dr MRAM)
Prinsip MeRAM
Memanfaatkan magneto-electric tunneljunctions (METJ) dan dikombinasikan denganefek tunnel electroresistance (TER) dan tunnelmagnetoresistance (TMR).
Kelemahan
• La0.1Bi0.9MnO3 (LBMO) memiliki nilai magnetikCurie temperatur rendah (Tcm = 105 K) sehingga Magnetisasi turun tiba-tiba saattemperatur dinaikkan di atas titik Curie.
Kesimpulan
• LBMO memiliki sifat multiferroik sehinggamemiliki sifat ferroelektrik dan ferromagnetiksekaligus.
• LBMO dapat digunakan dalam barrier tunnel junction dengan nilai Tcm = 105 K dan Tce = 450 K – 770 K dengan ketebalan dalam 2nm