Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

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Influence of Layer-thickness and Annealing on Magnetic Properties of CoSiB/Pd Multilayer with Perpendicular Magnetic Anisotropy

박막 두께 및 열처리가 수직자기이방성을 갖는 CoSiB/Pd 다층박막의 자기적 특성에 미치는 영향

  • Jung, Sol (Department of Physics, Sookmyung Women's University) ;
  • Yim, Haein (Department of Physics, Sookmyung Women's University)
  • 정솔 (숙명여자대학교 물리학과) ;
  • 임혜인 (숙명여자대학교 물리학과)
  • Received : 2016.06.01
  • Accepted : 2016.06.14
  • Published : 2016.06.30
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Abstract

CoSiB is the amorphous ferromagnetic material and multilayer consisting of CoSiB and Pd has perpendicular magnetic anisotropic property. PMA has strong advantages for STT-MRAM. Moreover, amorphous materials have two advantages more than crystalline materials: no grain boundary and good thermal stability. Therefore, we studied the magnetic properties of multilayers consisting of the $Co_{75}Si_{15}B_{10}$ with PMA. In this study, we investigated the magnetic property of the [CoSiB (3, 4, 5, and 6) ${\AA}$/Pd(11, 13, 15, 17, 19,and $24{\AA})]_5$ multilayers and found the annealing temperature dependence of the magnetic property. The annealing temperature range is from room temperature to $500^{\circ}C$. The coercivity and the saturation magnetization of the CoSiB/Pd multilayer system have a close association with the annealing temperature. Moreover, the coercivity especially shows a sudden increasing at the specific annealing temperature.

CoSiB은 비정질 구조를 갖는 강자성체 물질이며, CoSiB과 Pd을 포함한 다층박막은 수직자기이방성을 갖는다. 수직자기이방성은 수평자기이방성에 비해 STT-MRAM에 적용되기에 좋은 이점이 있으며, 특히 비정질 강자성체를 포함한 다층박막은 결정질강자성체를 포함한 다층박막과 비교하여 몇 가지 이점을 지니는데, 첫째는 grain boundary가 없다는 것이며 둘째는 결정질 재료에 비교하여 열적안정성이 보다 좋다는 것이다. 이러한 이유에 따라 우리는 비정질 강자성체 $Co_{75}Si_{15}B_{10}$을 포함하는 다층박막을 제작하여 그 자기적 특성을 연구하였다. 본 연구는 [CoSiB(3, 4, 5, 6) ${\AA}$/Pd(11, 13, 15, 17, 19, 24${\AA})]_5$ 다층박막을 제작하여 VSM 측정을 통해 두께에 따른 그 자기적 특성의 변화를 살펴보았으며, 이후 일부 다층박막의 열처리를 통해 온도에 따른 자기적 특성의 변화추이를 조사하였다. 포화자화값과 보자력은 CoSiB과 Pd 각 층의 두께 변화에 따라 증가와 감소를 반복하였으며, 열처리 온도의 범위는 상온에서 $500^{\circ}C$까지로 특정 온도에서 보자력의 증대를 보였다.

Keywords

References

  1. S.-I. Iwasaki and K. Takemura, IEEE Trans. Magn. 11, 1173 (1975). https://doi.org/10.1109/TMAG.1975.1058930
  2. P. F. Carcia, A. D. Meinhaldt, and A. Sunna, Appl. Phys. Lett. 47, 178 (1985). https://doi.org/10.1063/1.96254
  3. N. Nishimura, T. Hirai, A. Koganei, T. Ikeda, K. Okant, Y. Sekiguchi, and Y. Osada, J. Appl. Phys. 91, 5246 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1459605
  4. F. J. A. den Broeder, D. Kuiper, A. P. van de Mosselaer, and W. Hoving, Phys. Rev. Lett. 60, 2769 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.2769
  5. J. F. Weaver, A. F. Carlsson, and F. J. Madix, Surf. Sci. Rep. 50, 107 (2003). https://doi.org/10.1016/S0167-5729(03)00031-1
  6. G. H. O. Daalderop, P. J. Kelly, and M. F. H. Schuurmans, Phys. Rev. B 50, 9989 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.9989
  7. J. Z. Sun, Phys. Rev. B 62, 570 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.570
  8. F. J. Albert, N. C. Emley, E. B. Myers, D. C. Ralph, and R. A. Buhrman, Phys. Rev. Lett. 89, 226802 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.226802
  9. K. Yagami, A. A. Tulapurkar, A. Fukushima, and Y. Suzuki, Appl. Phys. Lett. 85, 5634 (2002).
  10. H.-J. Suh and K.-J. Lee, Curr. Appl. Phys. 9, 985 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cap.2008.10.004
  11. R. Sbiaa, S. Y. H. Lua, R. Law, H. Meng, R. Lye, and H. K. Tan, J. Appl. Phys. 190, 07C707 (2011).
  12. J. Y. Park and H. I. Choi-Yim, IEEE Tran. Magn. 45, 2413 (2009). https://doi.org/10.1109/TMAG.2009.2018593
  13. S. Jung, J. B. Yoon, and H. I. Yim, J. Korean Phys. Soc. 62, L10 (2013). https://doi.org/10.3938/jkps.62.10
  14. J. B. Yoon, S. Jung, Y. H. Choi, J. H. Cho, M. H. Jung, H. I. Yim, and C. Y. Yon, J. Appl. Phys. 113, 17A342 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4801425
  15. S. Jung and H. I. Yim, J. Nanosci. Nanotechnol. 15, 8336 (2015). https://doi.org/10.1166/jnn.2015.11250