Abstract
We have investigated the effect of Hf insertion in the Al oxide tunnel barrier on the properties of magnetic tunnel junctions (MTJs). MTJs with Hf inserted barrier show the higher tunnel magnetoresistance (TMR) ratio and less temperature and bias voltage dependence of TMR than MTJs with a conventional Al$_2$O$_3$ barrier. The enhancement of TMR ratio and the reduction of the temperature and bias voltage dependence might be due to the reduction of defects in the barrier. Al-Hf oxide was formed by depositing Al and Hf simultaneously, and oxidizing the compound films. The TMR ratio of 36% was almost the same value as that with Hf inserted barrier. This implies that the inserted Hf layers mixed with Al layers during deposition or oxidation, and they might form Al Hf oxide barriers. This compound Al Hf oxide formation may be responsible to reduction of defect concentration which enhanced the TMR ratio and reduced temperature and bias-voltage dependence.
알루미늄 산화물 절연막에 하프늄의 첨가가 미치는 영향에 관해서 연구하였다. 하프늄을 첨가할 경우 자기저항이 증가하고 자기저항의 온도의존도와 바이어스 전압의존도가 감소함을 관찰하였다. 이는 하프늄의 첨가가 알루미늄 산화물의 결함의 감소를 유발하기 때문이라 판단된다. 하프늄의 첨가된 알루미늄 산화물의 미세구조를 분석한 결과 하프늄이 알루미늄과 혼합됨이 관찰 되었다. 알루미늄과 하프늄의 혼합 금속을 절연막 형성을 위한 금속으로 사용한 결과 하프늄의 첨가된 알루미늄과 동일한 결과를 얻었다. 이로부터 하프늄이 알루미늄과 혼합하면서 절연막 내의 결함을 감소시키고 그에 따른 자기저항의 증가와 자기저항의 온도의존도와 바이어스 전압의존도를 감소시키는 결과를 가져온 것으로 판단된다.