La mémoire magnétique MRAM est en plein essor. Elle est en effet non volatile, économe en énergie, rapide et ne se détériore pas alors que la mémoire flash est limitée à quelques milliers d’écritures. La MRAM est déjà utilisée comme mémoire cache ou dans certaines applications à faible consommation d’énergie ou rapides, comme dans les microcontrôleurs. Son utilisation plus large nécessiterait d’améliorer encore la stabilité thermique, c’est-à-dire la conservation des données dans le temps, même à température élevée.

Le mode d’écriture par transfert de spin (Spin Transfer Torque MRAM), très efficace, permettrait de remplacer la mémoire vive d’ordinateur, la DRAM. Pour cela, il faudrait être capable d’augmenter la densité des plots magnétiques, ce qui peut être réalisé par la miniaturisation. Or, les couches de ces MRAM ultra-minces sont très sensibles aux échauffements thermiques, ce qui leur fait perdre des données enregistrées.
Depuis 2018, les chercheurs de l’Irig [collaboration] développent un nouveau type de STT-MRAM verticale comme solution pour disposer de bits magnétiques de quelques nanomètres qui soient résistants aux températures élevées. Pour cela, ils ont réalisé un nanopilier en fer-nickel de 20 nm de diamètre, dans lequel s’insère la couche d’enregistrement. Le nanopilier a été analysé par une technique d’holographie électronique pour suivre directement les états d'aimantation. Les résultats sont probants : l’aimantation varie peu avec la température, et reste pratiquement uniforme, perpendiculaire et symétrique. Ainsi, le nanopilier assure la stabilité thermique grâce à son effet magnétostatique et à son grand volume.
Les résultats confirment la STT-MRAM verticale comme solution aux inconvénients relevés dans les MRAM standard, afin de satisfaire des applications exigeantes dans l'industrie automobile ou pour les mémoires à haute densité DRAM, par exemple.


À gauche, nanopilier MRAM 3D verticale en fer-nickel (rose). À droite, l’aimantation dans le pilier, et le champ de fuite extérieur, varient peu avec la température. Credit CEA​

Collaboration avec le Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information du CEA-Grenoble (CEA-Leti), la plate-forme amont (PTA), et la plate-forme de NanoCaractérisation (PFNC).