• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제2권3호
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• pp.173-179
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• 2002

We propose a novel sensing circuit for 2T-2MTJ MRAM that can be used for high speed synchronous operation. Proposed bit-line sense amplifier detects small voltage difference in bit-lines and develops it into rail-to-rail swing while maintaining small voltage difference on TMR cells. It is small enough to fit into each column that the whole data array on selected word line are activated as in DRAMs for high-speed read-out by changing column addresses only. We designed a 256Kb read-only MRAM in a $0.35\mu\textrm{m}$ logic technology to verify the new sensing scheme. Simulation result shows a 25ns RAS access time and a cycle time shorter than 10 ns.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.1181-1184
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• 2003

This paper proposes a new Sense Amplifier for MRAM. Current Sense Amplifier employs a latch-type circuit to amplify a signal from the selected memory cell. The proposed Sense Amplifier simplifies the circuit by amplifying the signal using cross-coupled PMOS transistors. It shows the same operation speed as the latch-type Sense Amplifier in simulation and occupies only 85% of the area taken by the latch-type Sense Amplifier.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.863-866
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• 2003

Recently, there has been growing interests in the magneto-resistive random access memory (MRAM) because of its great potential as a future nonvolatile memory. In this paper, a CMOS macro-model for MRAM cell based on a twin cell structure is proposed. The READ and WRITE operations of the MTJ cell can be emulated by adopting data latch and switch blocks. The behavior of the circuit is confirmed by HSPICE simulations in a 0.35-${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS process. We expect the macro model can be utilized to develope the core architecture and the peripheral circuitry. It can also be used for the characterization and the direction of the real MTJ cells.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2007년도 The 1st International Symposium on Advanced Magnetic Materials
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• pp.61.2-61.2
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• 2007

• 한국자기학회지
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• 제15권6호
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• pp.315-319
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• 2005

본 연구에서는 자기터널접합(MTJs; magnetic tunnel junctions)의 스위칭 자기장($H_{SW}$)을 감소시키기 위하여 자유층으로 비정질 강자성 $Co_{70.5}Fe_{4,5}Si_{15}B_{10}$ 단일(single) 및 합성형 반강자성(SAF; synthetic antiferromagnet) 층을 사용하였다. $Si/SiO_2/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/AlOx/CoFeSiB 7 or CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60 (in nm) MTJs의 자기저항과 스위칭 특성을 CoFe 자유층과 NiFe 자유층을 갖는 MTJs와 비교하여 조사하였다. CoFeSiB은 포화자화($M_s$)가 $560\;emu/cm^3$으로 CoFe보다 낮고, 이방성 상수(Ku)는 $2800 erg/cm^3$으로 NiFe보다 높다. CoFeSiB SAF 구조에서 CoFeSiB 사이의 Ru 두께가 1.0 nm일 때 교환결합에너지($J_{ex}$)는 $-0.003erg/cm^2$였다. 이와 같이 비교적 작은 $J_{ex}$ 때문에, CoFeSiB SAF 자유층을 갖는 MTJs의 실험 및 Landau-Lisfschitz-Gilbert(LLG)식에 의한 시뮬레이션 결과 모두에서 $H_{SW}$가 접합크기에 의존하는 경향을 보였다. CoFeSiB SAF 자유층 MTJ의 $H_{SW}$는 CoFe, NiFe 또는 CoFeSiB single을 자유층으로 하는 MTJs에 비해 훨씬 낮게 나타났다. 따라서 CoFeSiB SAF를 자유층으로 사용한 MTJ는 micrometer에서 submicrometer 크기 영역 모두에서 보지적의 감소와 민감도 증가와 같은 우수한 스위칭 특성을 갖는 것을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제4권2호
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• pp.110-116
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• 2004

We propose a novel sensing scheme, which operates by sensing the difference in voltage between a memory cell and a reference cell for a magneto-resistive random access memory (MRAM). A new midpoint-reference generation circuit is adopted for the reference cell to improve the sensing margin and to guarantee correct operation of sensing circuit for wide range of tunnel magneto resistance (TMR) voltages. In this scheme, the output voltage of the reference cell becomes nearly the midpoint between the cell voltages of high and low states even if the voltage across the magnetic tunnel junction (MTJ) varies.

• 한국자기학회지
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• 제17권3호
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• pp.124-127
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• 2007

비정질 $Co_{70.5}Fe_{4.5}Si_{15}B_{10}$층을 갖는 자기터널접합(magnetic tunneling junctions; MTJ)를 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 중점적으로 이해하기 위하여 기존의 사용된 CoFe 그리고 NiFe층들을 대신하여 비정질 강자성체 CoFeSiB을 사용하였다. CoFeSiB은 CoFe과 NiFe보다 각각 낮은 포화자기장($M_s:\;560\;emu/cm^3$)과 높은 자기이방성 상수($K_u:\;0.2800\;erg/cm^3$)를 갖는다. CoFeSiB층들의 사이에 1.0 nm Ru층 삽입시 $-0.003\;erg/cm^3$ 교환결합에너지($J_{ex}$)를 나타내었다. $Si-SiO_2-Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/$AlO_x$/CoFeSiB 7 또는 CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60(in nm) MTJ 구조의 터널접합에 대하여 실험 및 시뮬레이션 결과를 통하여 낮은 $J_{ex}$에 기인하는 스위칭 자기장(switching field; $H_{sw}$)의 시료 크기 의존성이 나타나는 것을 알 수 있었다. CoFeSiB 합성형 반강자성 구조는 micrometer뿐만 아니라 submicrometer 시료 크기영역에서도 보자력($H_c$)의 감소와 민감도를 증가 시킴으로써 자기 스위칭 특성에 유리한 것으로 확인 되었다.

• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.279-282
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• 2006

비정질 강자성 NiFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)에 대하여 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 알아보는데 역점을 두어 기존의 CoFe와 NiFe층 대신에 NiFeSiB 자성층을 사용하였다. $Ni_{16}Fe_{62}Si_{8}B_{14}$는 $Co_{90}Fe_{10}$보다 더 낮은 포화자화도 ($M_{s}:\;800\;emu/cm^{3}$) 그리고 $Ni_{80}Fe_{20}$보다 더 높은 이방성 상수 ($K_{u}:\;2700\;erg/cm^{3}$)를 갖는다. $Si/SiO_{2}/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe $7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(nm)$ 구조는 그 자체의 낮은 포화자화도와 높은 일축 이방성을 가짐으로 인하여 보자력($H_{c}$)을 감소시키고 스위칭 각형을 증가시키게 함으로서 MTJ의 스위칭 특성에 유리한 것으로 조사되었다. 더욱이 미소두께(1 nm)의 CoFe층을 터널장벽/NiFeSiB 경계면에 삽입하면 TMR비와 스위칭 각형이 증가하고 개선되었다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2000년도 International Symposium on Magnetics The 2000 Fall Conference
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• pp.325-326
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• 2000

Low temperature diagnosis was performed as a probe for the integrity of MTJ(Magnetic tunnel junction) process which is optimised for the given plasma oxidation condition. TMR ratio increased slowly with decreasing temperature than that expected from spin wave exitation theory〔1〕. Junction resistance (RJ) does not follow T$\^$-$\frac{1}{2}$/ law below 200 K, indicating another conduction path besides spin polarized tunneling is involved at low temperature. Temperature dependence of conductance dip and bias dependence of TMR with temperature are discussed, from which the quality of tunnel barrier and its formation process can be inferred.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2000년도 International Symposium on Magnetics The 2000 Fall Conference
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• pp.5-32
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• 2000

MRAM, High performance MRAM using MTJS demostrated, fully integrated MTJ MRAM with CMOS circuits, write time ~2.3 nsec; read time ~3 nsec, Thermally stable up to ~350 C, Switching field distibution controlled by size & shape. Magnetic Tunnel Junction Properties, Magnetoresistance: ~50% at room temperature, enhanced by thermal treatment, Negative and Positive MR by interface modification, Spin Polarization: >55% at 0.25K, Insensitive ot FM composition, Resistance $\times$ Area product, ranging from ~20 to 10$^{9}$ $\Omega$(${\mu}{\textrm}{m}$)$^{2}$, Spin valve transistor, Tunnel injected spin polarization for "hot" electrons, Decrease of MTJMR at high bias originates from anode.