Optimisation de la barrière Al2O3 pour l'obtention de composants magnétorésistifs tunnel

• Auteur / Autrice : Christophe Féry
• Direction : Michel Piecuch, Jean-François Bobo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie de la matière et des matériaux
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lithographie par faisceau d'électrons

Josephson, Jonctions

Oxydation

Aluminium

Magnétorésistance

Effet tunnel

Résumé

Cette thèse traite de l'élaboration de jonctions magnétiques tunnel (MTJ) à base de métaux de transition. La problématique principale est la fabrication de la barrière isolante (Al2O3) et son optimisation pour la fabrication de MTJ de faible résistance, intégrables dans des capteurs magnétiques. Trois méthodes d'obtention de barrière Al2O3 ont été étudiées. La première méthode consiste à déposer l'isolant par pulvérisation rf d'une cible d'alumine. Les MTJ ainsi réalisées présentent de faibles taux de magnétorésistance et sont peu reproductibles. Une seconde méthode consiste à déposer un film mince d'Al, puis de l'oxyder par plasma d'oxygène. Dans ce but, une électrode a été conçue. La dernière méthode utilise l'oxydation naturelle d'Al. Ces deux dernières procédures de fabrication donnent des barrières de bonne qualité. Des MTJ à faible résistance furent obtenues par oxydation naturelle. La réalisation d'un montage de mesure de résistance in-situ a permis de suivre la cinétique d'oxydation naturelle en temps réel. L'influence de la qualité de l'alignement antiparallèle des aimantations de la MTJ sur la magnétorésistance est montrée. Cet alignement peut être dégradé par l'existence d'interactions magne ostiques. Le retournement indépendant des aimantations de chaque électrode est assure soit par couplage d'échange d'une électrode avec un film antiferromagnétique, soit par durcissement magnétique (rôle de la pression de dépôt, couplage direct avec un matériau magnétique dur). Les procédures de mise en forme de MTJ utilisées sont décrites (masques de contact ou lithographie optique). Enfin, des problèmes d'effets galvanométriques observés (distribution des lignes de courant, TMR, effet hall planaire) sont exposés.