Brevet FR2906935A1 — publié le 20080411

STRUCTURE DE TRANSISTOR MAGNÉTIQUE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un transistor, et plus particulièrement une structure de transistor magnétique. ÉTAT DE L'ART L'effet de magnétorésistance géante (MRG) est un phénomène de mécanique 15 quantique observé dans les structures comportant alternativement des couches magnétiques et non-magnétiques minces. L'effet de MRG peut sensiblement varier de résistance électrique, d'un état de haute résistance à champ nul à un état de faible résistance à champ élevé selon l'application d'un champ externe. La figure 1 est le diagramme de structure d'un transistor magnétique (100) 20 conventionnel caractéristique de l'art antérieur. La couche conductrice (106) est disposée sur la deuxième couche magnétique (104) et la première couche magnétique (102) est disposée sur la couche conductrice (106). Le premier métal (108) recouvre entièrement de manière adjacente l'autre face de la première couche magnétique (102). Le deuxième métal (110) recouvre entièrement de manière 25 adjacente l'autre face de la première couche magnétique (102), la couche conductrice (106) et la deuxième couche magnétique (104). Le transistor magnétique (100) conventionnel à deux bornes fonctionne comme suit. Son fonctionnement dépend de l'application d'un champ externe, par exemple en utilisant le troisième métal (112) et le quatrième métal (114) pour commander le 30 sens des dipôles de la première couche magnétique (102) et de la deuxième couche magnétique (104). Lorsque le transistor magnétique (100) conventionnel à deux bornes est en fonctionnement, un courant est généré et circule dans le sens du premier métal (108) et du deuxième métal (110). Le courant évite de traverser toute frontière magnétique (par exemple, une frontière située entre la première couche 35 magnétique (102) et la couche conductrice (106), ou une frontière située entre la 10 2906935 2 couche conductrice (106) et la deuxième couche magnétique (104), ou bien encore les deux frontières) et seul un faible pourcentage de courant traverse les deux frontières, résultant en un changement de résistance de quelques pourcents, ce qui signifie un plus petit effet de MRG. De plus, le transistor magnétique (100) 5 conventionnel à deux bornes disposant de seulement deux bornes de sortie, le courant peut seulement sortir, soit du premier métal (108), soit du deuxième métal (110). Pour les raisons précédentes, il y a nécessité de disposer d'un transistor magnétique ayant le plus grand effet de MRG à propriété de sorties multi-bornes. RÉSUMÉ DE LA PRÉSENTE INVENTION Selon un mode de réalisation de la présente invention, un transistor magnétique (200) comprend une première couche magnétique (202), une deuxième couche magnétique (204), une couche conductrice (206), une première borne en métal (208) et une deuxième borne en métal (210). La couche conductrice (206) est disposée en contact direct entre la première et deuxième couche magnétique (202, 204). La première borne en métal (208) est disposée sur une extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La deuxième borne en métal (210) est disposée sur une extrémité sensiblement située à la diagonale de la première borne en métal (208), sur une face de la deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206). Lorsque la structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement, un courant traverse la première couche magnétique (202) et la deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de la couche conductrice (206). Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, un transistor magnétique (300) comprend une première couche magnétique (202), une deuxième couche magnétique (204), une couche conductrice (206), une première borne en métal (208), une deuxième borne en métal (210), une troisième borne en métal (212) et une troisième borne en métal (214). La couche conductrice est disposée en contact direct entre la première et la deuxième couche magnétique (202, 204). La première couche magnétique (202), la couche conductrice (206) et la deuxième couche magnétique (204) sont sensiblement de même longueur. La première borne 2906935 3 en métal (208) est disposée sur une extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La deuxième borne en métal (210) est disposée sur une extrémité sensiblement située à la diagonale de la première borne en métal (208) sur une face de la deuxième couche magnétique 5 (204), à l'opposée de la couche conductrice (206). La troisième borne en métal (212) est disposée sur une autre extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La quatrième borne en métal (214) est disposée sur une autre extrémité sensiblement située à la diagonale de la troisième borne en métal (208) sur une face de la deuxième couche magnétique 10 (204), à l'opposée de la couche conductrice (206). Lorsque la structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement, un courant sort, soit de la première borne en métal (208), de la deuxième borne en métal (210), de la troisième borne en métal (212) ou bien de la quatrième borne en métal (214), en traversant la première couche magnétique (202) et la deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de la 15 couche conductrice (206). Il convient de comprendre que la description générale qui précède et la description détaillée qui suit sont données à titre d'exemples et ont pour but de fournir des explications détaillées de l'invention revendiquée. 20 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures d'accompagnement fournissent une meilleure compréhension de l'invention et font partie intégrante des caractéristiques de l'invention. Les figures 25 illustrent les modes de réalisation de l'invention et, jointes à la description, servent à expliquer les principes de l'invention. La figure 1 est un diagramme de structure montrant un transistor magnétique selon l'art antérieur. La figure 2A est un diagramme de structure montrant un transistor magnétique selon 30 un mode de réalisation de la présente invention. La figure 2B est un diagramme de structure montrant un transistor magnétique selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 est un diagrarme de structure montrant un transistor magnétique selon un autre mode de réalisation de la présente invention. 2906935 -4 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION 5 II est maintenant fait référence en détail aux modes de réalisation préférés de la présente invention dont des exemples sont illustrés dans les figures d'accompagnement. Dans la mesure du possible, les mêmes numéros de référence sont utilisés dans les dessins et la description de l'invention pour désigner des éléments identiques ou similaires. 10 Toutes les figures sont présentées dans un but d'explication des principes de la présente invention. Les informations annexes des figures, telles que des numéros, positions, relations et côtes des éléments constituant les modes de réalisation, sont expliquées ou font partie des règles de l'art après lecture et compréhension de la description suivante. Par ailleurs, les côtes exactes et les proportions nécessaires à 15 satisfaire les exigences de forces, poids, résistances spécifiques et autres font, de la même manière, partie des règles de l'art après lecture et compréhension de la description suivante. La figure 2A est un diagramme de structure montrant un transistor magnétique (200) selon un mode de réalisation de la présente invention. Un transistor magnétique 20 (200) comprend une première couche magnétique (202), une deuxième couche magnétique (204), une couche conductrice (206), une première borne en métal (208) et une deuxième borne en métal (210). L'homme de l'art reconnaîtra que la première couche magnétique (202) et la deuxième couche magnétique (204) pourront être constituées de plusieurs couches magnétiques. 25 La couche conductrice (206) est disposée en contact direct entre la première couche magnétique (202) et la deuxième couche magnétique (204). Par exemple, la couche conductrice (206) est disposée sur la deuxième couche magnétique (204) et la première couche magnétique (202) est disposée sur la couche conductrice (206). La première couche magnétique (202), la couche conductrice (206) et la deuxième 30 couche magnétique (204) sont sensiblement de même longueur. La première borne en métal (208) est disposée sur une extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La deuxième borne en métal (210) est disposée sur une extrémité sensiblement située à la diagonale de la première borne en métal (208), sur une face de la deuxième 2906935 -5 couche magnétique (210), à l'opposée de la couche conductrice (206). Par exemple, la première borne en métal (208) est disposée partiellement sur une extrémité d'une face de la première couche en métal (202), à l'opposée de la couche conductrice (206) ; la deuxième borne en métal (210) est disposée partiellement sur une 5 extrémité sensiblement située à la diagonale de la première borne en métal (208), sur une face de la deuxième couche magnétique (210), à l'opposée de la couche conductrice (206) ; la première borne en métal (208) est disposée sur le côté gauche de la première couche en métal (202) et la deuxième borne en métal (210) est disposée sur le côté droit de la deuxième couche en métal (204). 10 La figure 2B est un autre mode de réalisation montrant la disposition de la première borne en métal (208) et de la deuxième borne en métal (210) d'une structure de transistor magnétique (200). La première borne en métal (208) est disposée sur le côté droit de la première couche en métal (202) et la deuxième borne en métal (210) est disposée sur le côté gauche de la deuxième couche magnétique (204). 15 La structure de transistor magnétique (200) fonctionne comme suit. L'homme de l'art comprendra que le fonctionnement du transistor magnétique dépend de l'application d'un champ externe, par exemple en utilisant le premier métal (230) et le deuxième métal (240) pour commander le sens des dipôles de la première couche magnétique (202) et de la deuxième couche magnétique (204). Lorsque la structure de transistor 20 magnétique (200) est en fonctionnement, un courant sort de la première borne en métal (208) ou de la deuxième borne en métal (210) en traversant la première couche magnétique (202) et la deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de la couche conductrice (206). Par exemple, le courant circule selon le sens défini depuis la première borne en métal (208) vers la deuxième borne en 25 métal (210), ou bien le courant circule selon le sens défini depuis la deuxième borne en métal (210) vers la première borne en métal (208). Les modes de réalisation montrent que le fait de disposer la première borne en métal (208) sur une extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206), et de disposer la deuxième borne en métal 30 (210) sur une extrémité sensiblement située à la diagonale à la première borne en métal (208) sur une face de la deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206), génère un courant passant par la frontière située entre la première couche magnétique (202) et la couche conductrice (206), et la frontière située entre la couche conductrice (206) et la deuxième couche magnétique 2906935 6 (204). Ainsi, la structure de transistor magnétique (200) présente une variation de résistance plus élevée. La figure 3 est un diagramme de structure montrant un transistor magnétique (300) selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Un transistor 5 magnétique (300) comprend une première couche magnétique (202), une deuxième couche magnétique (204), une couche conductrice (206), une première borne en métal (208), une deuxième borne en métal (210), une troisième borne en métal (212) et une quatrième borne en métal (214). La première borne en métal (208) est disposée sur une extrémité d'une face de la 10 première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La deuxième borne en métal (210) est disposée sur une extrémité sensiblement située à la diagonale à la première borne en métal (208) sur une face de la deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206). La troisième borne en métal (212) est disposée sur une autre extrémité d'une face de la première 15 couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La quatrième borne en métal (214) est disposée sur une autre extrémité sensiblement située à la diagonale de la troisième borne en métal (212) sur une face de la deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206). Par exemple, la première borne en métal (208) est disposée partiellement sur une extrémité d'une 20 face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La deuxième borne en métal (210) est disposée partiellement sur une extrémité sensiblement située à la diagonale de la première borne en métal (208) sur une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La troisième borne en métal (212) est disposée partiellement sur 25 une autre extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206). La quatrième borne en métal (214) est disposée partiellement sur l'autre extrémité située sensiblement située à la diagonale de la troisième borne en métal (212) sur la face de la deuxième couche en métal (214), à l'opposée de la couche conductrice (206). 30 De plus, un espace existe entre la première borne en métal (208) et la troisième borne en métal (212) disposées sur la première couche magnétique (202) et un espace existe entre la deuxième borne en métal (210) et la quatrième borne en métal (214) disposées sur la deuxième couche magnétique (204). 2906935 -7- Le transistor magnétique (300) fonctionne comme suit. Lorsque le transistor magnétique (300) est en fonctionnement, un courant sort, soit de la première borne en métal (208), de la deuxième borne en métal (210), de la troisième borne en métal (212), ou bien de la quatrième borne en métal (214). 5 Les modes de réalisation illustrent le fait que la première borne en métal (208) est disposée sur une extrémité d'une face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206) et que la deuxième borne en métal (210) est disposée sur une extrémité sensiblement située à la diagonale de la première borne en métal (208) sur une face de la deuxième couche magnétique (204), à 10 l'opposée de la couche conductrice (206), ce qui génère un courant passant par la première couche magnétique (202) et par la deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de la couche conductrice (206) lorsque le transistor magnétique (300) est en fonctionnement. La disposition précédente de la première borne en métal (208) et de la deuxième borne en métal (210) permet à un courant de circuler depuis 15 la deuxième borne en métal (210) et de sortir de la première borne en métal (208), ou bien à un courant de circuler depuis la première borne en métal (208) et de sortir de la deuxième borne en métal (210). La troisième borne en métal (212) est disposée sur l'autre extrémité de la face de la première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206) et la 20 quatrième borne en métal (214) est disposée sur l'autre extrémité sensiblement située à la diagonale de la troisième borne en métal (212) sur la face opposée de la deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206), ce qui génère un courant traversant la première couche magnétique (202) et la deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de la couche conductrice 25 (206) lorsque le transistor magnétique (300) est en fonctionnement. La disposition précédente de la troisième borne en métal (212) et de la quatrième borne en métal (214) permet à un courant de circuler depuis la troisième borne en métal (212) et de sortir depuis la quatrième borne en métal (214), ou à un courant de circuler depuis la quatrième borne en métal (214) et de sortir depuis la troisième borne en métal (212). 30 Ainsi, le transistor magnétique (300) présente une variation de résistance plus élevée avec des caractéristiques de sortie à quatre bornes (un courant sortant, soit de la première borne en métal (208), de la deuxième borne en métal (210), de la troisième borne en métal (212), ou bien de la quatrième borne en métal (214)). 2906935 8 Il apparaîtra évident à l'homme de l'art que nombre de modifications et de variantes peuvent être apportées à la structure de la présente invention sans se départir en rien de la portée de la présente invention. Au vu de ce qui précède, il a été voulu que la présente invention couvre chacune de ces modifications ou variantes dans la 5 mesure où elles sont dans la portée des revendications suivantes et de leurs équivalentes. REVENDICATIONS 1) Un transistor magnétique (200), comprenant : une première couche magnétique (202) ; une deuxième couche magnétique (204) ; une couche conductrice (206) disposée en contact direct entre ladite première couche magnétique (202) et ladite deuxième couche magnétique (204) ; une première borne en métal (208) disposée sur une extrémité d'une face de ladite première couche magnétique (202), à l'opposée de ladite couche conductrice (206) ; et une deuxième borne en métal (210) disposée sur une extrémité sensiblement située à la diagonale de ladite première borne en métal (208) sur une face de ladite deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de ladite couche conductrice (206) ; où, lorsque ladite structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement, un courant traverse ladite première couche magnétique (202) et ladite deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de ladite couche conductrice (206). 2) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 1, où ladite première couche magnétique (202), ladite couche conductrice (206), et ladite deuxième couche magnétique (204) sont sensiblement de même longueur. 3) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 1, où ladite première borne en métal (208) est disposée sur le côté droit de ladite première couche magnétique (202), et ladite deuxième borne en métal (210) est disposée sur le côté gauche de ladite deuxième couche magnétique (204). 4) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 3, où le courant circule à partir de ladite deuxième borne en métal (210) et sort de ladite première borne en métal (208) lorsque ladite structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement. 5) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 3, où le courant circule à partir de ladite première borne en métal (208) et sort de ladite deuxième borne en 2906935 -10- métal (210) lorsque la structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement. 6) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 1, où ladite première borne 5 en métal (208) est disposée sur le côté gauche de ladite première couche magnétique (202), et ladite deuxième borne en métal (210) est disposée sur le côté droit de ladite deuxième couche magnétique (204). 7) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 6, où le courant circule à 10 partir de ladite deuxième borne en métal (210) et sort de ladite première borne en métal (208) lorsque ladite structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement. 8) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 6, où le courant circule à 15 partir de ladite première borne en métal (208) et sort de ladite deuxième borne en métal (210) lorsque la structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement. 9) Le transistor magnétique (200) selon la revendication 1, où ledit transistor 20 magnétique comprend en outre une troisième borne en métal (212) et une quatrième borne en rnétal (214), où ladite troisième borne en métal (212) est disposée sur l'autre extrémité de la face opposée de ladite première couche magnétique (202), à l'opposée de ladite couche conductrice (206), et ladite quatrième borne en métal (214) est disposée sur l'autre extrémité sensiblement 25 située à la diagonale de ladite troisième borne en métal (212) sur la face de ladite deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206). 10)Le transistor magnétique (200) selon la revendication 9, où un espace existe entre ladite première borne en métal (208) et ladite troisième borne en métal 30 (212) disposées sur ladite première couche magnétique (202), et où un espace existe entre ladite deuxième borne en métal (210) et ladite quatrième borne en métal (214) disposées sur ladite deuxième couche magnétique (204). 11)Le transistor magnétique (200) selon la revendication 9, où le courant circule 35 depuis ladite quatrième borne en métal (214) et sort de ladite troisième borne en 2906935 -11- métal (212) lorsque la structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement. 12)Le transistor magnétique (200) selon la revendication 11, où le courant circule 5 depuis ladite troisième borne en métal (212) et sort de ladite quatrième borne en métal (214) lorsque ladite structure de transistor magnétique (200) est en fonctionnement. 13)Un transistor magnétique (300), comprenant : 10 une première couche magnétique (202) ; une deuxième couche magnétique (204) ; une couche conductrice (206) disposée en contact direct entre ladite première couche magnétique (202) et ladite deuxième couche magnétique (204), où ladite première couche magnétique (202), ladite couche conductrice (206), et ladite 15 deuxième couche magnétique (204) sont sensiblement de même longueur ; une première borne en métal (208) disposée sur une extrémité d'une face de ladite première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice (206) ; une deuxième borne en métal (210) disposée sur une extrémité sensiblement 20 située à la diagonale de ladite première borne en métal (208) sur une face de ladite deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206) ; une troisième borne en métal (212) disposée sur l'autre extrémité de la face de ladite première couche magnétique (202), à l'opposée de la couche conductrice 25 (206) ; et une quatrième borne en métal (214) disposée sur l'autre extrémité sensiblement située à la diagonale de ladite troisième borne en métal (212) sur la face de ladite deuxième couche magnétique (204), à l'opposée de la couche conductrice (206), où un courant sort depuis, soit ladite première borne en métal (208), ladite 30 deuxième borne en métal (210), ladite troisième borne en métal (212) ou bien ladite quatrième borne en métal (214) en traversant ladite première couche magnétique (202) et ladite deuxième couche magnétique (204) par l'intermédiaire de ladite couche conductrice (206) lorsque ledit transistor magnétique (300) est en fonctionnement. 2906935 -12- 14)Le transistor magnétique (300) selon la revendication 13, où un espace existe entre ladite première borne en métal (208) et ladite troisième borne en métal (212) disposées sur ladite première couche magnétique (202), et où un espace 5 existe entre ladite quatrième borne en métal (214) et ladite deuxième borne en métal (210) disposées sur ladite deuxième couche magnétique (204). 15)Le transistor magnétique (300) selon la revendication 13, où le courant circule depuis ladite deuxième borne en métal (210) et sort de ladite première borne en 10 métal (208) lorsque la structure de transistor magnétique est en fonctionnement. 16)Le transistor magnétique (300) selon la revendication 13, où le courant circule depuis ladite première borne en métal (208) et sort de ladite deuxième borne en métal (210) lorsque la structure de transistor magnétique est en fonctionnement. 17)Le transistor magnétique (300) selon la revendication 13, où le courant circule depuis ladite quatrième borne en métal (214) et sort de ladite troisième borne en métal (212) lorsque la structure de transistor magnétique est en fonctionnement. 20 18)Le transistor magnétique (300) selon la revendication 13, où le courant circule depuis ladite troisième borne en métal (212) et sort de la quatrième borne en métal (214) lorsque la structure de transistor magnétique est en fonctionnement. 15 .