Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

The Korean Magnetics Society (한국자기학회)
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Effect of Ti Concentration on the Microstructure of Al and the Tunnel Magnetoresistance Behaviors of the Magnetic Tunnel Junction with a Ti-alloyed Al-oxide Barrier

Ti 첨가에 따른 Al 미세구조 변화 효과와 산화 TiAl 절연층을 갖는 자기터널접합의 자기저항 특성

  • Song, Jin-Oh (Division of Materials Science and Engineering, Korea University) ;
  • Lee, Seong-Rae (Division of Materials Science and Engineering, Korea University)
  • 송진오 (고려대학교 공과대학 신소재공학부) ;
  • 이성래 (고려대학교 공과대학 신소재공학부)
  • Published : 2005.12.01
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Abstract

We investigated the composition dependence of the tunneling magnetoresistance (TMR) behavior and the stability of the magnetic tunnel junctions (MTJs) with TiAlOx barrier and the microstructural evolution of TiAl alloy films. The TMR ratio increased up to $49\%$ at $5.33\;at\%$ Ti. In addition, a significant tunneling magnetoresistance (TMR) value of $20\%$ was maintained after annealing at $450^{\circ}C$, and the breakdown voltage ($V_B$) of and 1.35 V were obtained in the MTJ with $5.33\;at\%$ Ti-alloyed AlOx barrier. These results were closely related to the enhanced quality of the barrier material microstructure in the pre-oxidation state. Ti alloying enhanced the barrier/electrode interface uniformity and reduced microstructural defects. These structural improvements enhanced not only the TMR effect but also the thermal and electrical stability of the MTJs.

본 연구에서는 Al-Oxide(AIOx) 에 Ti를 첨가하여. Ti 함량에 따라 자기터널접합의 자기터널링 현상 변화 및 TiA l합금박막의 미세구조, 표면거칠기 변화를 관찰하였다. Ti를 첨가한 TiAlOx 절연층을 사용하여 기존 AlOx를 사용한 경우 보다 높은 터널링 자기저항(Tunneling Magnetoresistance, TMR) 비를 가지는 자기터널접합을 제작하였다. TMR 비의 증가 요인은 Ti를 첨가함에 따라, TiAl 합금박막의 입계가 작아지고, 치밀한 구조를 가져, 우수한 계면평활도를 가지는 균일한 TiAlOx 절연층이 형성되어, 소자의 구조적 안정성이 향상되었기 때문으로 분석하였다. 또한 향상된 구조적 안정성으로 인해 소자의 열적, 전기적 안정성도 크게 증가하였다.

Keywords

References

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