Pesquisadores do Centro de Sistemas Eletrônicos Integrados Inovadores (CIES) da Universidade de Tohoku observaram com sucesso estados microscópicos de ligação química em MgO ultrafino - um importante determinante no desempenho de STT-MRAM. A observação foi realizada por meio de uma espectroscopia de fotoelétrons de raios-X rígidos com resolução de ângulo (AR-HAXPES) em colaboração com o Instituto de Pesquisa em Radiação Síncrotron do Japão (JASRI) em sua instalação de Radiação Síncrotron Spring-8.

STT-MRAM, uma forma de memória não volátil, foi intensamente pesquisado e desenvolvido devido ao seu alto desempenho e baixo consumo de energia. STT-MRAM contém junções de túnel magnético (MTJ) como um elemento de memória integrado. Filme ultrafino de MgO é usado como barreira de tunelamento para MTJ, sendo, portanto, um determinante dominante no desempenho de STT-MRAM. Isto é, Portanto, importante compreender as características microscópicas do MgO e, em particular, o estado de ligação química.

Pesquisadores da Tohoku University liderados pelo Prof. Tetsuo Endoh, diretor do CIES e Dr. Testuya Nakamura, O líder do grupo JASRI observou com sucesso o estado de ligação química do MgO ultrafino em toda a camada de MgO por meio de AR-HAXPES em SPring-8, a maior instalação de radiação síncrotron do mundo.

A Figura 1 mostra a estrutura da amostra utilizada neste estudo. É a pilha de MTJ mais simples na qual o MgO ultrafino (0,8 nm) é ensanduichado entre os filmes CoFeB. O estado de ligação química do MgO ultrafino neste estudo foi avaliado de acordo com a direção da espessura do filme.

A Figura 2 mostra o estado de ligação química microscópica das mudanças de MgO ao longo da direção da espessura do filme. Este resultado mostra que o estado de ligação microscópica do MgO, algo geralmente considerado homogêneo ao longo da direção da espessura do filme, realmente muda dependendo da distância da interface.

A observação bem-sucedida do estado de ligação química da camada ultrafina de MgO levará a uma melhoria da qualidade do MgO. Isso, por sua vez, irá acelerar o desenvolvimento do STT-MRAM.

De acordo, uma nova instalação de radiação síncrotron (Slit-J) está agora em construção no Aobayama New-Campus na Tohoku University em conjunto com indústrias relevantes. A instalação permitirá uma melhor compreensão das características microscópicas de elementos mais leves e, esperançosamente, levará a uma maior prosperidade para as indústrias relevantes.