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Time Dependent Percolation Analysis of the Degradation of Coherent Tunneling in Ultra-Thin CoFeB/MgO/CoFeB Magnetic Tunneling Junctions Análise de percolação dependente do tempo da degradação do túnel coerente em junções de túnel magnético ultrafinas de CoFeB/MgO/CoFeB

Keiji HOSOTANI, Makoto NAGAMINE, Ryu HASUNUMA

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Resumo:

Realizamos uma análise de percolação dependente do tempo dos fenômenos de degradação em junções de tunelamento magnético ultrafinas de CoFeB / MgO / CoFeB. O objetivo foi compreender a física da degradação microscópica do tunelamento coerente e a limitação de espessura da barreira de MgO. Propomos dois modelos: um modelo de tunelamento assistido por armadilha (TAL) e um modelo de vazamento assistido por defeito filamentar (FAL). A correlação entre o comportamento da deriva da resistência e a vida útil da barreira foi então calculada e comparada com dados reais baseados nestes modelos. A relação entre o comportamento da resistência à deriva e a vida útil da barreira foi bem explicada pelo modelo TAL, pela formação aleatória de armadilhas na barreira e pela formação do caminho de percolação que leva à quebra da barreira. Com base no modelo TAL, a inclinação medida do TDDB Weibull (β) foi menor que o valor estimado pelo modelo. Ao remover o efeito de alguns defeitos iniciais na barreira, uma barreira ultrafina de tunelamento de MgO em MTJ tem o potencial para uma vida útil muito melhor com uma melhor inclinação de Weibull, mesmo com espessura de 3ML. Este método é bastante simples, mas útil para compreender profundamente a física da degradação microscópica em filmes dielétricos sob estresse TDDB.

Publicação
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E103-C No.5 pp.254-262
Data de publicação
2020/05/01
Publicitada
2019/12/06
ISSN online
1745-1353
DOI
10.1587/transele.2019ECP5014
Tipo de Manuscrito
PAPER
Categoria
Materiais e dispositivos semicondutores

autores

Keiji HOSOTANI
  Kioxia Corp.
Makoto NAGAMINE
  Kioxia Corp.
Ryu HASUNUMA
  University of Tsukuba

Palavra-chave