Microstructure and Exchange Coupling in Synthetic Ferrimagnetic Permalloy/ Ru (V)/Permalloy Films

We fabricated the synthetic ferrimagnetic layers (SyFL) of permalloy/X (X=Ru, V)/permalloy by varying the X thickness, and investigated the changes of coercivity (H$\sub$c/), spin flopping field (H$\sub$sf/), and saturation magnetization field (H$\sub$s/) with a superconducting quantum interference device (SQUID). We also observed the microstructure with a cross sectional transmission electron microscope (TEM). Permalloy SyFL had less than 10 Oe coercivity, and H$\sub$sf/ and H$\sub$s/ could be tuned by varying ruthenium and vanadium layer thickness. The comparatively small exchange coupling in permalloy-V SyFL was caused by the intermixing of permalloy and vanadium decreasing the effective exchange coupling thickness.

루테늄과 바나듐을 중간층으로 삽입한 인위적페리층의 교환작용과 미세구조

퍼말로이/교환중간층(Ru, V)퍼말로이 구조의 인위적 페리층을 만들어 이때 교환중간층의 두께를 4-20 $\AA$으로 변화시키며 이때의 보자력( $H_{c}$), 스핀플로핑 필드( $H_{sf}$ ), 포화자계( $H_{s}$ )의 변화를 SQUID로 확인하였다. 아울러 수직단면투과전자현미경을 이용하여 Ru, V의 인위적페리층의 미세구조를 관찰하였다. 퍼말로이를 채용한 인위적 구조는 모두 보자력이 10 Oe이하로 가능하였고 교환 층의 두께를 조절함으로써 적절한 $H_{s}$ , $H_{sf}$ 의 선택이 가능하였다. 특히 바나듐을 교환매개층으로 채택한 경우도 8 $\AA$의 두께에서 교환 작용이 확인되었다. 미세구조확인결과 V의 경우 퍼말로이와 혼입에 의해 유효두께가 얇아져서 교환 작용이 작아짐을 확인하였다.