Magnetoresistance of IrMn-Based Spin Filter Specular Spin Valves

We studied the specular spin valve (SSV) having the spin filter layer (SFL) in contact with the ultrathin free layer composed of Ta3/NiFe2/IrMn7/CoFel/(NOLl)/CoFe2/Cu1.8/CoFe( $t_{F}$)/Cu( $t_{SF}$ )/(NOL2)/Ta3.5 (in nm) by the magnetron sputtering system. For this antiferromagnetic I $r_{22}$M $n_{78}$-pinned spin filter specular spin valve (SFSSV) films, an optimal magnetoresistance (MR) ratio of 11.9% was obtained when both the free layer thickness ( $t_{F}$) and the SFL thickness ( $t_{SF}$ ) were 1.5 nm, and the MR ratio higher than 11% was maintained even when the $t_{F}$ was reduced to 1.0 nm. It was due to increase of specular electron by the nano-oxide layer (NOL) and of current shunting through the SFL. Moreover, the interlayer coupling field ( $H_{int}$) between free layer and pinned layer could be explained by considering the RKKY and magnetostatic coupling. The coercivity of the free layer ( $H_{cf}$ ) was significantly reduced as compared to the traditional spin valve (TSV), and was remained as low as 4 Oe when the $t_{F}$ varied from 1 nm to 4 urn. It was found that the SFL made it possible to reduce the free layer thickness and enhance the MR ratio without degrading the soft magnetic property of the free layer.

IrMn 스핀필터 스페큘라 스핀밸브의 자기저항 특성

미소 자유자성층에 인접한 스핀필터층 (SFL; spin filter layer)을 갖는 Ta3/NiFe2/IrMn7/CoFe1/(NOL1)/CoFe2/Cu 1.8/CoFe( $T_{f}$)/Cu( $t_{SF}$ )/(NOL2)/Ta3.5 (두께단위 nm) 구조의 스페큘라 스핀밸브 (SSV; specular spin valve)를 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 제작하였다. 반강자성체 I $r_{22}$M $n_{78}$을 속박층으로 한 스핀필터 스페큘라 스핀밸브 (SFSSV; spin filter specular spin valve) 박막에 대하여 자유자성층의 두께 ( $t_{F}$)와 SFL의 두께 ( $t_{SF}$ )가 각각 1.5nm일 때 극대 자기저항 (MR; magnetoresistance)비 11.9%를 얻었으며, $t_{SF}$ 가 1.0nm으로 감소하여도 11%이상의 MR비를 유지하였다. 이것은 나노산화층 (NOL; nano-oxide layer)에 의한 스페큘라 전자와 SFL에 의한 전류분류효과의 증가 때문이다. 또한, 자유자성층과 피속박층 사이의 층간결합장 ( $H_{int}$; interlayer coupling field)은 RKKY력과 정자기결합력으로 설명할 수 있다. 자유자성층의 보자력 ( $H_{cf}$ ; coercivity of the free layer)은 기존의 스핀밸브 (TSV; traditional spin valve)에 비해 현저히 감소했으며, $t_{F}$가 1nm에서 4nm로 변하여도 4 Oe이하의 값을 유지하였다. 따라서 SFL의 삽입으로 자유자성층의 연자성 특성을 떨어뜨리지 않으면서 자유자성층 두께의 감소와 MR비의 향상을 가능하게 하였다.