スピン注入メモリ

スピン注入メモリ(スピンちゅうにゅうメモリ、)は、スピントロニクスを利用し、TMR効果を動作原理とする不揮発性メモリであり、STT-RAMまたはST-MRAMとも呼ばれる。
なお、従来のGMR効果を原理とする方式は特にMRAMとして区別されている。
構造と原理.
そのメモリセルの構造はMRAMと似ているが、磁気トンネル接合(MTJ)素子の障壁層に非磁性体膜ではなく、非絶縁体膜を用いているところが大きく異なる。また、STT-RAMでは、そのデータの読み出し方式の違いからMTJ素子に一定方向の電子スピンを持つ電流だけを通過させるスピンフィルターを付加した構造を用いる。
データの記録は、選択したセルに電圧を印加するとその電子がスピンフィルターを通過し電流が流れる。一定方向に揃えられた電子のスピントルクが強磁性体層の磁化方向を変化させる。電流方向を変える事で、MTJ素子に記録されるデータを変えられる。
読み出し時において、MTJ素子中ではトンネル効果に因ってトンネル電流が流れる。故に、電子が障壁層を通り抜けてもそのエネルギー状態は変わらない。障壁層の先の可動層の状態に依存してそのトンネル電流値は変わる。また、GMR効果を利用するMRAMに比べて大きい磁気抵抗(MR)比が得られ、消費電力も小さい。
実用.
STT-RAMは、MRAMと比較して大容量化に有利であり、近年は研究・開発が盛んになっている。既に、DRAMと同様に数nsという高速アクセスが実現されており、小容量ながらもDRAM互換の製品が出回り始めている。