Letteratura scientifica selezionata sul tema "Ordinateurs – Mémoires magnétiques – Matériaux"

La première partie de la thèse est axée sur la modélisation et la simulation du renversement de l'aimantation et de l'influence du bruit dans les nanostructures ferromagnétiques. La deuxième partie s'intéresse à l'étude des composés à transition de spin 1D et 2D notamment la relaxation à basse température et l’effet de la taille dans les nanoparticules. Après un aperçu des matériaux magnétiques ainsi que des principaux modèles développées pour l'étude théorique du comportement d'hystérésis, le troisième chapitre propose un aperçu de nos résultats concernant le renversements d 'aimantation par des champs magnétiques et par le courant de spin polarisés. Nous présentons aussi la modélisation et la simulation du phénomène de bruit induit dans les systèmes complexes d'hystérèse. Le quatrième et cinquième chapitre sont consacrés aux composés à transition de spin et à la description de quelques modèles proposés pour expliquer le phénomène à transition de spin. Le chapitre six fournit une vue d'ensemble sur les composés à transition de spin 1D mettant l'accent sur l’effet de la lumière à basse température. Le dernier chapitre présent quelques caractéristique de systèmes à transition de spin 2D: l'effet de taille et la dynamique de relaxation à l'aide de la technique de Monte Carlo avec l’algorithme d’Arrhenius
The first part of the thesis focuses on modeling and simulation of the magnetization switching and the influence of noise in ferromagnetic nanostructures. The second part is concerned with the study of 1D and 2D spin crossover compounds, particularly focusing on the relaxation at low temperature and the size effect in nanoparticles. After an overview of magnetic materials and of the main models developed for the theoretical study of the hysteresis behavior, the third chapter provides a description of our results concerning magnetization reversals driven by magnetic fields and spin polarized currents and the modelization and simulation of noise induced phenomenon in complex hysteretic systems. The fourth and the fifth chapter are devoted to the spin crossover compounds and to the description of some models proposed to explain the phenomenon of spin transition. Chapter six provides an overall view of the 1D spin crossover compounds, focusing on the effect of light at low temperature. The last chapter presents some characteristics of 2D spin crossover systems: the size effect and the relaxation dynamics using the Monte Carlo technique with the Arrhenius algorithm

Les matériaux ferrimagnétiques de synthèse à aimantation perpendiculaire ont été étudiés extensivement lors de la dernière décennie. Leurs propriétés d’électronique de spin, notamment en ce qui concerne les propagations de parois magnétiques par l’injection d’un courant, en font des candidats idéaux pour les applications de mémoires magnétiques de type racetrack. Du fait de propriétés remarquables concernant d’une part la génération et le transport de courant de spin par couple de spin orbite, et d’autre part le couplage d’échange de type RKKY, l’iridium est un excellent candidat en tant que matériau de spacer pour les matériaux ferrimagnétiques de synthèse. Dans ce manuscrit, nous étudions des multicouches ferrimagnétiques de synthèse composées de deux couches de cobalt séparées par un spacer d’iridium. Nous présentons d’une part l’optimisation de la croissance de tels matériaux, de sorte à obtenir un système modèle en vue d’applications pour des « racetrack memories ». Nous maximisons ainsi le couplage d’échange antiferromagnétique entre les couches de cobalt et l’aimantation à rémanence. D’autre part, nous étudions les propriétés de transport de spin de l’iridium grâce à des méthodes de résonance magnétique par pompage en spin. Nous en concluons que les matériaux ferrimagnétiques de synthèse à base d’iridium sont des systèmes modèles pour la fabrication de « racetrack memories »
Synthetic ferrimagnets with perpendicular magnetic anisotropy have been studied extensively in the past decades. Their outstanding properties in terms of spintronics, especially concerning the current-induced magnetic domain wall propagation lead us to contemplate them as promising candidates as materials for magnetic racetrack memories. Besides, considering the remarkable properties of iridium concerning the transport and the generation of pure spin currents by means of spin orbit torque, as well as its large RKKY coupling properties, this material seems to be an excellent material as a spacer for synthetic ferrimagnets. In this manuscript, we study magnetic multilayers composed of two magnetic layers of cobalt separated by an iridium spacer. We optimise the growth of these multilayers by choosing the most adequate thicknesses, so as to obtain a model system for racetrack memories applications. Thus, we maximise the antiferromagnetic exchange between the cobalt layers, and the remanence magnetisation. Besides, we study the spin current generation and transport properties of iridium by spin pumping ferromagnetic resonance means. We draw the conclusion that iridium-based synthetic ferrimagnets can be considered as model systems for racetrack memory technology

L'expansion rapide en termes d'échelle et de complexité des dispositifs électroniques pour les applications d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle actuelles engendre une demande considérable en nouvelles architectures. L'industrie est activement à la recherche de nouvelle génération de mémoires et de stockage capables d'offrir vitesse, densité, et une meilleure efficacité énergétique. Les mémoires non volatile magnétorésistive (MRAM), dont les états magnétiques permettent de stocker l'information suscitent un intérêt grandissant. Jusqu'à présent la direction d'aimantation de matériaux ferromagnétique définissaient l'état magnétique. Cependant, les matériaux antiferromagnétiques ne possédant quasiment pas d'aimantation sont intéressant puisqu'ils ne sont pas sensibles aux champs magnétiques externes. Cette caractéristique permet de minimiser l'influence d'interactions dipolaires entre des dispositifs adjacents, favorisant ainsi une intégration plus dense. De plus les matériaux antiferromagnétiques présentent une dynamique à haute fréquence allant jusqu'à la gamme des térahertz, ce qui ouvre théoriquement la possibilité de vitesses d'écriture plus élevées que les dispositifs ferromagnétiques. Toutefois, des dispositifs à aimantation nulle rendent la manipulation et la détection de l'état mémoire complexe par des méthodes classiques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons démontré le renversement du couplage d'échange ou exchange bias dans des héterostructures ferromagnétique/antiferromagnétique au sein de jonctions magnétiques à tunnel à trois terminaux, parvenant ainsi à détecter électriquement une couche antiferromagnétique via une variation de magnétorésistance tunnel de 80 %, soit deux ordres de grandeur plus importantes que les résultats publiés précédemment. Ici, la configuration magnétique de la couche antiferromagnétique (IrMn) impacte la couche libre ferromagnétique de CoFeB. De plus, nous avons pu démontrer un retournement d'aimantation rapide dépendant de la polarité du courant, en 0,8 ns. Nous avons pu identifier deux mécanismes de basculement, à savoir le mode chauffage et le mode induit par le couple spin-orbite, en fonction de la largeur d'impulsion du courant. Le second cas est en accord avec des simulations numériques, suggérant que le couple spin-orbite généré par le Pt induit la précession de l'IrMn, tandis que le couplage d'échange à l'interface IrMn/CoFeB détermine la polarité de basculement de l'IrMn. De plus, dans des structures IrMn/CoGd, nous avons étudier le couplage d'échange perpendiculaire en variant les épaisseurs d'IrMn et les concentrations de CoGd. Nous avons pu démontrer dans une structure optimisée, le retournement du couplage d'échange avec une seule impulsion laser femtoseconde. Par ailleurs, nous avons analysé l'impact de la fluence laser et du nombre pulse laser sur l'évolution du couplage d'échange. Grace a des mesures pompe-sonde, nous avons pu démontrer le retournement du couplage d'échange en moins de 100 ps. Ces résultats ont pu être reproduit par des simulations atomistiques prenant en compte la structure des grains des films d'IrMn polycristallins et l'état amorphe des couches d'alliage de CoGd. L'IrMn montre une désaimantation plus rapide que les matériaux ferromagnétiques, chaque grain d'IrMn parvenant à se réaimanter en un état monodomaine en seulement 2 ps. En conclusion le couplage d'échange peut être manipuler grâce à un courant électrique ou une impulsion optique ultra brève sans champ magnétique appliqué et pour des dispositifs ayant une bonne stabilité thermique, ce qui en fait une solution intéressantes pour diverses applications
The rapid growth in scale and complexity of neural network architectures in today's machine learning and artificial intelligence applications is creating a significant demand for advanced hardware solutions. The semiconductor industry is actively seeking next-generation storage technologies that can offer improved speed, density, power consumption, and scalability. One such technology that shows great promise for high-performance data storage and processing is magnetoresistive random access memory (MRAM), which stores information in the magnetic state of materials. However, with the continuous requirement of high-density and ultrafast scenarios, antiferromagnet as the basic unit of MRAM shows obvious advantages. Antiferromagnetic materials have negligible macroscopic magnetism, making them highly robust to external magnetic fields. This property also allows for the absence of dipole interactions between adjacent bits, enabling higher-density integration. Additionally, antiferromagnetic materials exhibit high-frequency dynamics up to the terahertz range, theoretically enabling faster write speeds than ferromagnetic devices. However, such fully compensated magnetic moments make the magnetization state of the antiferromagnetic material difficult to manipulate and detect by traditional electrical methods. In this thesis, we demonstrate the antiferromagnetic exchange bias switching in three-terminal magnetic tunnel junctions and achieve electrical detection of antiferromagnetism by the tunnelling magnetoresistance with a ratio over 80%, which is two orders larger than previous methods. This is achieved by imprinting the state of antiferromagnet IrMn on the CoFeB free layer. We further realize current polarity-dependent switching, rather than current orientation-dependent switching of IrMn down to 0.8 ns. We identify two switching mechanisms, the heating mode and the spin-orbit torque driven mode, depending on the current pulse width. The latter case is supported by numerical simulations, which suggest that spin-orbit torque generated by Pt induces the precession of IrMn and exchange coupling at the IrMn/CoFeB interface determines the switching polarity of IrMn. Furthermore, to break the ferromagnetic and electrical write speed limit and further explore the antiferromagnetic switching speed, we experimentally realize exchange bias switching by a single femtosecond laser pulse. In the IrMn/CoGd structure, the perpendicular exchange bias is investigated for different IrMn thicknesses and CoGd concentrations. Using the optimized structure, the exchange bias was switched under a single femtosecond laser, and the dependence of the exchange bias variations with different laser fluence and pulse numbers was detailed investigated. The pump-probe time-resolved measurement is used to demonstrate the exchange bias switching time scale of less than 100 ps. The grain structure of polycrystalline IrMn films and the amorphous state of CoGd alloy layers are accurately described using atomistic simulations. The IrMn exhibits a faster demagnetization than ferromagnetic materials and each IrMn grain remagnetizing to a single-domain state in only 2 ps. In addition, the different grains of IrMn exhibit independent and stochastic probabilistic switching in the ultrafast time scale. The electrical and all-optical manipulation of exchange bias system allows ultrafast, field-free and energy-efficient control of antiferromagnet with high ordering temperature and thermal stability, making it highly suited to applications

Les mémoires magnétiques (MRAM) font partie des technologies de mémoires non volatiles émergentes ayant connu un développement rapide cette dernière décennie. Un des avantages de cette technologie réside dans les domaines d’applications variées dans lesquelles elle peut intervenir. En plus de sa fonction principale de stockage d’information, la MRAM est utilisée de nos jours dans des applications de type capteurs, récepteur RF et sécurité matérielle. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’utilisation des MRAM dans la conception des primitives de sécurité matérielle élémentaires. Dans un premier temps, une exploration dans la conception de TRNG (True Random Number Generator) basée sur des mémoires de type STT-MRAM (Spin Transfert Torque MRAM) a été menée dans le but de réaliser un démonstrateur et de prouver son efficacité pour les applications sécurisées. Les méthodes d’extraction d’aléa dans les mémoires STT et TAS (Thermally Assisted Switching) sont présentées. Nous avons ainsi évalué ces mémoires magnétiques dans le cadre des TRNG mais également pour la génération de PUF (Physically Unclonable Functions) sur des dispositifs physiques
Magnetic memories (MRAM) are one of the emerging non-volatile memory technologies that have experienced rapid development over the past decade. One of the advantages of this technology lies in the varied fields of application in which it can be used. In addition to its primary function of storing information, MRAM is nowadays used in applications such as sensors, RF receivers and hardware security. In this thesis, we are interested in the use of MRAMs in the design of elementary hardware security primitives. Initially, an exploration in the design of TRNG (True Random Number Generator) based on STT-MRAM (Spin Transfert Torque MRAM) type memories was carried out with the aim of producing a demonstrator and proving its effectiveness for secure applications. Random extraction methods in STT and TAS (Thermally Assisted Switching) memories are presented. We have thus evaluated these magnetic memories within the framework of TRNGs but also for the generation of PUFs (Physically Unclonable Functions) on physical devices

Les mémoires Flash ont connu un succès commercial exemplaire au cours de ces dix dernières années. Les raisons de ce succès sont attribuables en grande partie à l'essor de nouveaux produits tels que les téléphones portables, les appareils photos numériques ou les périphériques de stockage de masse. Les densités d'intégration de ces dispositifs sont actuellement plusieurs Gigabits alors qu'ils n'excédaient pas la centaine de Mégabits au milieu des années 90. Cependant, des obstacles technologiques majeurs à la réduction des dimensions de ces mémoires, liés principalement à la difficulté de réduire l'épaisseur des diélectriques fonctionnels de ces dispositifs, sont attendus aux alentours des années 2005-2007. Ceux-ci poussent de nombreux industriels et laboratoires de recherche à explorer différentes voies permettant de prolonger la durée de vie de ces dispositifs au delà du noeud technologique 65nm. Dans ce contexte, ce travail de thèse présente plusieurs solutions technologiques qui peuvent être envisagées afin de poursuivre la réduction des dimensions des mémoires non-volatiles. En premier lieu, nous avons focalisé notre attention sur une architecture mémoire innovante, la mémoire à jonctions tunnel multiples (ou Multiple tunnel Junctions - MTJ) dont le principe repose sur l'utilisation du blocage de Coulomb dans les nanocristaux de silicium. Après avoir effectué une étude théorique de ce phénomène appliquée à ces dispositifs, nous présentons les résultats électriques obtenus sur ces mémoires ainsi qu'une première optimisation de leurs performances. Certains résultats ayant été obtenus sur des cellules décananométriques, nous avons pu également observer et quantifier l'impact de phénomènes mono-électroniques sur les performances de ces dispositifs. La dernière partie de ce travail est consacrée aux matériaux high-K qui ont été étudiés en vue d'une utilisation dans les architectures classiques de mémoires non-volatiles. Nous présentons une étude consacrée à l'utilisation de l'alumine ou de l'oxyde d'hafnium en remplacement du nitrure dans les diélectriques de type "interpoly". Nous nous sommes intéressés au piégeage dans ces empilements ainsi qu'aux courants de fuite auxquels nous nous sommes efforcés d'apporter une interprétation physique. Nous terminons cette étude, consacrée aux diélectriques high-K, par une étude théorique visant à évaluer le bénéfice obtenu par l'utilisation de diélectriques à gap et à constante diélectrique modulés, constitués par l'empilement de différents matériaux high-K utilisés en tant que diélectrique tunnel des mémoires Flash. Nous verrons que ce type de structure pourrait permettre l'élaboration de dispositifs mémoire aux performances accrues en terme de temps d'écriture et temps de rétention

La MRAM est une technologie de mémoire non-volatile émergente, elle a la particularité de stocker les données sous forme d’orientations de moments magnétiques. Ses performances sont intéressantes et surpassent les technologies actuelles sur plusieurs aspects. Crocus Technology développe une nouvelle génération de MRAM, les TAS-MRAM (pour ThermallyAssistedSwitching MRAM). Ces MRAM ont la particularité d’effectuer les opérations d’écritures à hautes températures, améliorant ainsi la consommation électrique et facilitant sa réduction d’échelle. Les TAS-MRAM sont développées pour des applications sécuritaires ou critiques, cependant la technologie MRAM utilise des principes physiques liés aux interactions magnétiques qui sont relativement peu étudiés en termes de sécurité du composant.L’objet du travail de cette thèse est d’évaluer les potentielles faiblesses de sécurité pour cette technologie. En particulier la capacité des MRAM à garantir l’intégrité et la confidentialité des informations qui sont stockées a été étudiée. Ce travail est divisé en deux parties, une première partie est consacrée à l’analyse de la résistance des MRAM aux attaques physiques avec un focus tout particulier sur l’étude des effets des champs magnétiques sur l’écriture, la lecture et la rétention des données ainsi que les différentes solutions envisagées pour réduire ces effets. Une étude des effets de la température a également été réalisée. L’autre partie du travail porte sur l’étude des émissions électromagnétiques et l’analyse de plusieurs méthodes pour retrouver le poids de Hamming des données manipulées par la mémoire et de ce fait en extraire de potentiels secrets ou données sensibles
MRAM (magnetoresistive RAM) is an emergent non-volatile memory technology; it has the particularity to store data in magnetic moments orientations. It has very interesting characteristics that overwhelm mature technologies on several points. Crocus Technology is developing a new MRAM technology called TAS-MRAM (for Thermally Assisted Switching). During write operations, this new MRAM technology uses a current to heat the memory cell. This reduces the power consumption and makes scalability easier. TAS-MRAM are developed for secure or critical applications but this technology relies on spintronic, a field of physics not much studied for electronics security.This work aims to evaluate potential security weaknesses of this technology. More specifically the memory capacity to guarantee data confidentiality was studied. This work was divided in two parts; one part is dedicated to the analysis of MRAM resistance against physical perturbations, with a special focus on magnetic fields (both static and pulsed) effects on read and write operations as well as their effects on data retention. Various methods to reduce these effects were tested and compared. The effect of high temperature was also studied.The second part focuses on the analysis of electromagnetic emissions of the MRAM components during its operations. Methods to retrieve the Hamming weight of data written in the memory are exposed and compared

Avec la miniaturisation des composants et des technologies toujours plus agressives en termes de dimensions, les mémoires flash font face à des problèmes d’intégration de plus en plus complexes, engendrant des coûts élevés, notamment en 28nm FD-SOI et au-delà. Le marché des mémoires intégrées non-volatiles s’oriente donc vers des solutions novatrices en plein développement, plus attractives en termes de coûts et offrant une grande marge d’évolution. On retrouve notamment les mémoires ma-gnétiques (MRAM), résistives (RRAM) ou encore à changement de phase (PCM). Cependant, la compétitivité de ces mémoires étant directement liée à leur taille et leur coût, l’un des défis majeurs est l’intégration d’un sélecteur à la fois compact, per-formant et peu coûteux. L’entreprise STMicroelectronics, partenaire de cette thèse, a choisi de s’orienter vers les mémoires de type PCM. Les sélecteurs sont des com-posants critiques dans le fonctionnement de ce type de mémoires. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse s’articulent autour de trois types de sélecteurs pour mé-moires PCM : le transistor MOS, la diode, et le transistor bipolaire. Chacun de ces sélecteurs possède ses avantages et ses inconvénients. Le fonctionnement et l’intégration en technologie 28nm FD-SOI de ces sélecteurs est étudié, développé, puis caractérisé, et enfin des axes d’améliorations potentiels sont proposés dans chaque partie
With the miniaturization of components and technologies ever more aggressive in terms of dimensions, flash memory face increasingly complex integration problems, generating high costs, especially in 28nm FD-SOI and beyond. The non-volatile integrated memory market is therefore moving towards innovative solutions in full development, more attractive in terms of costs and offering a large margin of evolution. We find, in particular, magnetic (MRAM), resistive (RRAM) and phase change (PCM) memories. However, the competitiveness of these memories being directly related to their size and cost, one of the major challenges is the integration of a selector at the same time compact, performing and inexpensive. The company STMicroelectronics, partner of this thesis, chose to move towards PCM type memories. The selectors are critical components in the operation of this type of memory. In this context, the work of this thesis revolves around three types of selectors for PCM memories: the MOS transistor, the diode, and the bipolar transistor. Each of these selectors has its advantages and disadvantages. The operation and integration in 28nm FD-SOI technology of these selectors is studied, developed, then characterized, and finally, potential improvement axes are proposed in each part

Les mémoires magnétiques à accès aléatoires (ou MRAM) sont récemment entrées en production. Ce travail de thèse vise à évaluer et caractériser les problèmes potentiels de fiabilité dus à l'introduction de la partie magnétique dans les mémoires MRAM.
Je décris tout d'abord en détail les principes physiques à la base du fonctionnement aussi bien électrique que magnétique des jonctions tunnels magnétiques qui sont au cœur des mémoires magnétiques. Je me suis attachée à chaque étape à identifier les nouveaux facteurs susceptibles d'intervenir dans la fiabilité (par rapport à un processus CMOS classique), en essayant de donner une évaluation quantitative de leur impact éventuel.
Sur cette base, j'ai essayé d'établir et de tester un procédé de caractérisation d'un effet critique de la MRAM : la non-volatilité, qui puisse ensuite être utilisé sur des éléments isolés d'un wafer comme point de vérification de la qualité magnétique du circuit. Nous avons choisi de comparer des calculs de barrière d'énergie à une mesure réelle de la barrière sur des échantillons élaborés dans le cadre de l'Alliance Crolles 2.
Enfin, j'ai mené une étude sur un autre type de structure de mémoires magnétiques faisant intervenir un déplacement de parois magnétiques à l'aide d'un courant. Cette étude visait à estimer, une fois encore, la barrière énergétique de ces nouvelles structures. Nous avons essayé de démontrer qu'elles seraient une perspective intéressante pour la miniaturisation des mémoires magnétiques.

Les mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM) sont en passe de supplanter les autres formes de mémoires à accès aléatoire utilisant des états de charge électrique, et ce grâce à leurs nombreux avantages techniques : non-volatilité, rapidité, faible consommation énergétique, robustesse. Egalement, les MRAM sont prétendues insensibles aux rayonnements ionisants, ce qui n'a pas été vérifié expérimentalement jusqu'à présent. L'architecture actuelle des MRAM est basée sur l'utilisation de jonctions tunnel magnétiques (JTM). Ces MRAM peuvent présenter un inconvénient de taille, car elles sont susceptibles d'exhiber des erreurs d'adressage, en particulier lorsque l'intégration (la densité de points mémoire) est de plus en plus poussée. Le travail mené pendant cette thèse concerne ces deux points : - vérifier la fiabilité fonctionnelle des MRAM à base de JTM exposées aux rayonnements ionisants de haute énergie ; - étudier un alliage amorphe ferrimagnétique, le GdCo, susceptible d'entrer dans la composition de JTM et permettant de s'affranchir des éventuelles erreurs d'adressage par un processus d'inhibition thermique des points mémoire. Ces travaux de thèse ont démontré que les MRAM à base de JTM conservent pleinement leurs propriétés fonctionnelles lorsqu'elles sont soumises à un rayonnement ionisant intense, et que le GdCo est un matériau très intéressant du point de vue de la physique du solide et du magnétisme, que ses propriétés physiques sont très prometteuses quant à ses applications, et que son intégration dans une JTM réclame encore des évolutions technologiques
The magnetic random access memories (MRAM) are on the way to supplant the other forms of random access memories using the states of electric charge, and this thanks to their many technical advantages: not-volatility, speed, low consumption power, robustness. Also, the MRAM are alleged insensitive with the ionizing radiations, which was not checked in experiments until now. The current architecture of the MRAM is based on the use of magnetic tunnel junctions (MTJ). These MRAM can present an important disadvantage, because they are likely of present errors of addressing, in particular when integration (density of memory cells) is increasingly thorough. The work undertaken during this thesis relates to these two points: - to check the functional reliability of the MRAM containing JTM exposed to high energy ionizing radiations ; - to study a ferrimagnetic amorphous alloy, GdCo, likely to enter the composition of JTM and allowing to free from the possible errors of addressing by a process of thermal inhibition of the memory cells. This work of thesis showed that the MRAM containing JTM preserve their functional properties fully when they are subjected to intense ionizing radiations, and that GdCo is a very interesting material from the point of view of the solid state physics and magnetism, that its physical properties are very promising as for its applications, and that its integration in a JTM still claims technological developments

Après la découverte d'une grande magnétorésistance tunnel (MRT) dans les jonctions tunnel magnétiques (JTM) à température ambiante, beaucoup d’applications potentielles basées sur le transport polarisé ont émergé, en particulier pour l’utilisation des jonctions tunnel au sein de mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM). Cependant, les MRAM actuellement proposées, nécessitent d’ajouter un commutateur semi-conducteur (un transistor CMOS ou une diode PN ) en série avec la cellule mémoire (JTM). En effet, dans une matrice de JTM, il faut supprimer (ou bloquer) les courants parasites provenant des autres éléments lors de la lecture de l’état magnétique d’un élément donné. Cependant, ce procédé est pénalisé par la difficulté technologique de combiner une partie semi-conductrice, où la conduction se fait dans une géométrie planaire, et une partie métal/oxyde. Un des moyens de contourner cette difficulté d’intégration est d’introduire une diode à base de multicouches métal/isolant (Metal Insulator Diode MID). Dans ce cas, on peut fabriquer des diodes avec la même taille latérale que les jonctions magnétiques conduisant à une augmentation de la densité de stockage de la MRAM. Dans ce travail de thèse, nous avons élaboré de telles structures et nous avons validé le fonctionnement d'une diode Métal/Isolant avec un rapport de rectification élevé. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’intégration en série de la diode MID ainsi obtenue avec une jonction magnétique donnant le signal magnétorésistif (fonction de mémoire) dans une structure MID-RAM. Le fonctionnement de la MID-RAM a été validé à l’aide de simulations et de contacts macroscopiques entre une diode MID et une jonction magnétique. Une structure intégrée a été réalisé montrant à la fois un signal MRT et une rectification du courant. Cependant, nous montrons que cette intégration se heurte à des difficultés liées au caractéristiques intrinsèques du transport dans ces structures
After discovery of a great tunnel magnetoresistance (TMR) in magnetic tunnel junctions (MTJ) at room temperature, several potential applications based on polarized transport have emerged. Large TMR values at room temperature are very promising, in particular, for the use of the tunnel junctions within magnetic random access memory (MRAM) devices. However, the MRAM currently proposed, which incorporate magnetic junctions tunnel, require to add a semiconductor switch (a CMOS transistor or a PN diode) in series with the cell memory (MTJ). Indeed, in a matrix of MTJ, it is necessary to remove (or block) the stray currents coming from the other elements during the reading of the magnetic state of a given element. However, this process is penalized by the technological difficulty to combine a semiconductor part, where conduction is done in a planar geometry, and a metal/oxide part. One of the means of circumventing this difficulty of integration is to introduce a diode based on metal/insolator multilayers. In this case, diodes can be manufactured with the same size as the magnetic junctions that will lead to an increase of the storage density in the MRAM. In this thesis, we have elaborated such structures and have validated the operating mode of a Metal-Insulator Diode (MID) with a high rectification ratio. The second part of this work is devoted to the integration of the diode thus obtained with a magnetic junction giving the magnetoresitif signal in a MID-RAM structure. This corresponds to contacting the MID diode (blocking function) in series with a magnetic tunnel junction (memory function RAM). The operating mode of the MID-RAM has been validated using simulations and macroscopic contacts between a MID and a magnetic junction. An integrated structure has been realised exhibiting simultaneously TMR signal and rectified current. However, we show that this integration comes up against difficulties related to intrinsic properties of the transport in such structures

L'introduction des systèmes 2D en spintronique a été à l'origine de plusieurs découvertes majeures et de phénomènes originaux. Ce chapitre passe en revue les avancées et applications dans ce domaine, comme l'effet Rashba-Edelstein inverse, le transport de spin dans les matériaux 2D et leur intégration dans les jonctions tunnel magnétiques, les mémoires magnétiques à accès aléatoire et les propriétés de spin des isolants topologiques.