Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Magnetic Properties of RF Diode Sputtered $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ Multilayers

모양으로 유도된 자기 이방성을 가진 $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ 다층막의 자기적 성질

  • Yun, Eui-Jung (Department of Information and Control Eng., Hoseo University) ;
  • Jung, Myung-Hee (Department of Digital Media Eng., Anyang University)
  • 윤의중 (호서대학교 정보제어공학과) ;
  • 정명희 (안양대학교 디지털미디어공학과)
  • Published : 2007.02.25
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Abstract

This study investigated the magnetic properties of $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ laminates with shape-induced magnetic anisotropy. The multilayer films were deposited on Si or upilex substrates, from separate $Ni_{80}Fe_{20}$ and $SiO_2$ (at %) alloy targets using a rf diode sputtering system. $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ laminates with a various number of bilayers (N) were prepared. The laminates with ellipse array patterns were prepared using photolithographic technique. The magnetic properties were measured at room temperature using a B-H hysteresisgraph and a high frequency permeameter. The several steps during domain wall reversal were observed in multilayer films, attributing to inter-magnetic layer coupling. Intrinsic uniaxial anisotropy field increases with N. The experimental values of the total anisotropy field are found to be in good agreement with the calculated values. This study utilized the shape anisotropy of the laminated film objects with small ellipse array patterns to induce a larger uniaxial anisotropy so as to maximize their operating frequency.

본 연구에서는 모양으로 유도된 자기 이방성을 가진 $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ laminates 다층막의 자기적 성질을 조사 하였다. 다층막은 rf 다이오드 스퍼터링 시스템을 이용하여 개개의 $Ni_{80}Fe_{20} 와 $SiO_2$ (at%) 합금 타겟들로부터 Si 또는 upilex 기판에 적층하였다. 여러 가지 개수(N)의 이중층으로 구성된 $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ laminates 가 적층되었다. 사진식각기술을 사용하여 타원형 어레이 패턴을 가진 $Ni_{80}Fe_{20}/SiO_2$ laminates 가 제작 되었다. 자기적 성질은 B-H 히스테리시스 그래프와 고주파 permeameter를 사용하여 상온에서 측정 되었다. 다층막에서 도메인 reversal 시 발견된 몇 개의 스텝들은 자성체 박막 사이에 존재하는 coupling 때문으로 사료된다. 내재하는 intrinsic 일축 자기 이방성 field는 N이 증가하면 증가한다. 전체 자기 이방성 field의 실험값은 계산된 값과 잘 일치 하였다. 본 연구에서는 소형의 타원형 어레이를 가진 다층막의 laminate 구조체를 이용하여 더 큰 일축 자기 이방성을 유도하고 그 결과 laminate의 동작 주파수를 극대화시키고자 하였다.

Keywords

References

  1. J. S. Y. Feng and D. A. Thompson, 'Permeability of narrow permalloy stripes,' IEEE Trans. Magn., vol. 13, pp. 1521-1523, 1977 https://doi.org/10.1109/TMAG.1977.1059599
  2. M. Senda and O. Ishii, 'High frequency magnetic properties of $CoFe/SiO_2$ multilayer film with the inverse magnetostrictive effect,' IEEE Trans. Magn., vol. 30, pp. 155-158, Jan. 1994 https://doi.org/10.1109/20.272528
  3. S. G. Kim, Eui-Jung Yun, J. Y. Kim, J. D. Kim, and K. I. Cho, 'Microfabrication and characteristics of double-rectangular spiral type thin-film inductors with an upper NiFe magnetic core,' J. Appl. Phys., vol 90, pp. 3533-3538, 2001 https://doi.org/10.1063/1.1399026
  4. Eui-Jung Yun, M. H. Jung, C. I. Cheon, and H. G. Nam, 'Microfabrication and characteristics of low-power, high-performance magnetic thin film transformers,' IEEE Trans. Magn., vol. 40, no. 1, pp. 65-70, 2004 https://doi.org/10.1109/TMAG.2003.821119
  5. J. L. Vossen and W. Kern, Thin Film Processes, New York: Academic, 1978, pp. 437
  6. C. A. Grimes, P. Trouilloud, and R. M. Walser, 'A new swept-frequency permeameter for measuring the complex permeability of thin magnetic films,' IEEE Trans. Magn., vol. 24, pp. 603-610, 1988 https://doi.org/10.1109/20.43991
  7. R. M. Walser, 'A Study of Thin Film Magnetodielectrics' Ph.D. Dissertation, University of Michigan, 1968
  8. R. M. Walser and A. P. Valanju, 'Displacement eddy currents in magnetic laminates,' IEEE Trans. Magn. vol. 28, pp. 2280-2282, September 1992 https://doi.org/10.1109/20.179469