We investigate properties of perpendicular anisotropy magnetic tunnel junctions (MTJs) with a recording structure of MgO/CoFeB/Ta/CoFeB/MgO down to junction diameter (D) of 11 nm from 56 nm. Thermal stability factor (Δ) of MTJ with the structure starts to decrease at D = 30 nm. D dependence of Δ agrees well with that expected from magnetic properties of blanket film taking into account the change in demagnetizing factors of MTJs. Intrinsic critical current (IC0) reduces with decrease of D in the entire investigated D range. A ratio of Δ to IC0 shows continuous increase with decrease of D down to 11 nm.
References
1.
H.
Ohno
, T.
Endoh
, T.
Hanyu
, N.
Kasai
, and S.
Ikeda
, Tech. Dig. -Int. Electron Devices Meet.
2010
, 9.4.1
.2.
M.
Endo
, S.
Kanai
, S.
Ikeda
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
96
, 212503
(2010
).3.
S.
Ikeda
, K.
Miura
, H.
Yamamoto
, K.
Mizunuma
, H. D.
Gan
, M.
Endo
, S.
Kanai
, J.
Hayakawa
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Nature Mater.
9
, 721
(2010
).4.
D. C.
Worledge
, G.
Hu
, D. W.
Abraham
, J. Z.
Sun
, P. L.
Trouilloud
, J.
Nowak
, S.
Brown
, M. C.
Gaidis
, J.
O'Sullivan
, and R. P.
Robertazzi
, Appl. Phys. Lett.
98
, 022501
(2011
).5.
J. J.
Nowak
, R. P.
Robertazzi
, J. Z.
Sun
, G.
Hu
, D. W.
Abraham
, P. L.
Trouilloud
, S.
Brown
, M. C.
Gaidis
, E. J.
O'Sullizan
, W. J.
Gallagher
, and D. C.
Worledge
, IEEE Magn. Lett.
2
, 3000204
(2011
).6.
W. C.
Lim
, Y. J.
Lee
, J. M.
Lee
, W. K.
Kim
, J. H.
Kim
, K. W.
Kim
, K. S.
Kim
, Y. S.
Park
, H. J.
Shin
, S. H.
Park
, J. H.
Kim
, J. H.
Jeong
, M. A.
Kang
, Y. H.
Kim
, W. J.
Kim
, S. Y.
Kim
, Y. C.
Cho
, H. L.
Park
, H. S.
Ahn
, J. H.
Park
, S. C.
Oh
, S. O.
Park
, S.
Jeong
, S. W.
Nam
, H. K.
Kang
, and E. S.
Jung
, Dig. Tech. Pap., Symp. VLSI Technol.
2013
, 64
.7.
T.
Ohsawa
, S.
Miura
, K.
Kinoshita
, H.
Honjo
, S.
Ikeda
, T.
Hanyu
, H.
Ohno
, and T.
Endoh
, Dig. Tech. Pap., Symp. VLSI Circuits
2013
, 110
.8.
L.
Thomas
, G.
Jan
, J.
Zhu
, H.
Liu
, Y. J.
Lee
, S.
Le
, R. Y.
Tong
, K.
Pi
, Y. J.
Wang
, D.
Shen
, R.
He
, J.
Haq
, J.
Teng
, V.
Lam
, K.
Huang
, T.
Zhong
, T.
Torng
, and P. K.
Wang
, J. Appl. Phys.
115
, 172615
(2014
).9.
Y.
Iba
, C.
Yoshida
, A.
Hatada
, A.
Takahashi
, Y.
Yamazaki
, H.
Noshiro
, K.
Tsunoda
, T.
Takenaga
, M.
Aoki
, and T.
Sugii
, Dig. Tech. Pap., Symp. VLSI Technol.
2013
, 136
.10.
T.
Endoh
, S.
Togashi
, F.
Iga
, Y.
Yoshida
, T.
Ohsawa
, H.
Koike
, S.
Fukami
, S.
Ikeda
, N.
Kasai
, N.
Sakimura
, T.
Hanyu
, and H.
Ohno
, Tech. Dig. -Int. Electron Devices Meet.
2011
, 4.3.1
.11.
S.
Matsunaga
, A.
Katsumata
, M.
Natsui
, S.
Fukami
, T.
Endoh
, H.
Ohno
, and T.
Hanyu
, Dig. Tech. Pap., Symp. VLSI Circuits
2011
, 298
.12.
M.
Natsui
, D.
Suzuki
, N.
Sakimura
, R.
Nebashi
, Y.
Tsuji
, A.
Morioka
, T.
Sugibayashi
, S.
Miura
, H.
Honjo
, K.
Kinoshita
, S.
Ikeda
, T.
Endoh
, H.
Ohno
, and T.
Hanyu
, Tech. Dig. Pap. -Int. Solid-State Circuits Conf.
2013
, 194
.13.
H.
Sato
, M.
Yamanouchi
, S.
Ikeda
, S.
Fukami
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
101
, 022414
(2012
).14.
J. H.
Park
, Y.
Kim
, W. C.
Lim
, S. H.
Park
, J. H.
Kim
, W.
Kim
, K. W.
Kim
, J. H.
Jeong
, K. S.
Kim
, H.
Kim
, Y. J.
Lee
, S. C.
Oh
, J. E.
Lee
, S. O.
Park
, S.
Watts
, D.
Apalkov
, V.
Nikitin
, M.
Krounbi
, S.
Jeong
, S.
Choi
, H. K.
Kang
, and C.
Chung
, Dig. Tech. Pap., Symp. VLSI Technol
2012
, 57
.15.
G.
Jan
, Y. J.
Wang
, T.
Moriyama
, Y. J.
Lee
, M.
Lin
, T.
Zhong
, R. Y.
Tong
, and T.
Torng
, Appl. Phys. Express
5
, 093008
(2012
).16.
H.
Kubota
, S.
Ishibashi
, T.
Saruya
, T.
Nozaki
, A.
Fukushima
, K.
Yakushiji
, K.
Ando
, Y.
Suzuki
, and S.
Yuasa
, J. Appl. Phys.
111
, 07C723
(2012
).17.
S.
Tsunegi
, H.
Kubota
, S.
Tamaru
, K.
Yakushiji
, M.
Konoto
, A.
Fukushima
, T.
Taniguchi
, H.
Arai
, H.
Imamura
, and S.
Yuasa
, Appl. Phys. Express
7
, 033004
(2014
).18.
H.
Sato
, M.
Yamanouchi
, S.
Ikeda
, S.
Fukami
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, IEEE Trans. Magn.
49
, 4437
(2013
).19.
H.
Sato
, M.
Yamanouchi
, K.
Miura
, S.
Ikeda
, H. D.
Gan
, K.
Mizunuma
, R.
Koizumi
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
99
, 042501
(2011
).20.
J. Z.
Sun
, R. P.
Robertazzi
, J.
Nowak
, P. L.
Trouilloud
, G.
Hu
, D. W.
Abraham
, M. C.
Gaidis
, S. L.
Brown
, E. J.
O'Sullivan
, W. J.
Gallagher
, and D. C.
Worledge
, Phys. Rev. B
84
, 064413
(2011
).21.
H.
Sato
, S.
Ikeda
, S.
Fukami
, H.
Honjo
, S.
Ishikawa
, M.
Yamanouchi
, K.
Mizunuma
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
53
, 04EM02
(2014
).22.
H.
Sato
, T.
Yamamoto
, M.
Yamanouchi
, S.
Ikeda
, S.
Fukami
, K.
Kinoshita
, F.
Matsukura
, N.
Kasai
, and H.
Ohno
, Tech. Dig. -Int. Electron Devices Meet.
2013
, 3.2.1
.23.
K.
Mizunuma
, M.
Yamanouchi
, H.
Sato
, S.
Ikeda
, S.
Kanai
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Express
6
, 063002
(2013
).24.
H.
Sato
, M.
Yamanouchi
, K.
Miura
, S.
Ikeda
, R.
Koizumi
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, IEEE Magn. Lett.
3
, 3000204
(2012
).25.
M. P.
Sharrock
, IEEE Trans. Magn.
26
, 193
(1990
).26.
M.
Julliere
, Phys. Lett. A
54
, 225
(1975
).27.
J. Z.
Sun
, S. L.
Brown
, W.
Chen
, E. A.
Delenia
, M. C.
Gaidis
, J.
Harms
, G.
Hu
, X.
Jiang
, R.
Kilau
, W.
Kula
, G.
Lauer
, L. Q.
Liu
, S.
Murthy
, J.
Nowak
, E. J.
O'Sullivan
, S. S. P.
Parkin
, R. P.
Robertazzi
, P. M.
Rice
, G.
Sandhu
, T.
Topuria
, and D. C.
Worledge
, Phys. Rev. B
88
, 104426
(2013
).28.
S.
Kanai
, Y.
Nakatani
, M.
Yamanouchi
, S.
Ikeda
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
103
, 072408
(2013
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
