Magnetic Field Dependence of Torque Signals in Synthetic Antiferromagnetic Coupled CoFeB/Ru/CoFeB Thin Film

We have analyzed the torque signals measured in synthetic antiferromagnetic (SAF) coupled CoFeB/Ru/CoFeB thin film, which signals were drastically changed at flopping field ($H_F$) and saturation field ($H_s$). The minimum value of negative uniaxial anisotropy constant ($-\;K_1$) was appeared at HF. The $-\;K_1$ was due to the zero net magnetization by the antiferromagnetic coupling between two ferromagnetic layers. Whereas, the biaxial anisotropy constant (K2) was induced in the field range of $H_F$ < H < $H_s$. The induced $K_2$ was originated from deviation angles between magnetization directions of two ferromagnetic layers. And at H > $H_s$, intrinsic uniaxial anisotropy constant of CoFeB layer was observed. These change of the anisotropy constant with magnetic field was explained by the magnetization process of two ferromagnetic layers based on Stoner-Wohlfarth model calculation for SAF thin film.

합성형 반강자성 결합 재료의 자기장 세기에 따른 토오크 신호 분석

본 연구에서는 합성형 반강자성 결합 특성을 갖는 CoFeB/Ru/CoFeB 박막 재료에서 자화용이축에서 측정한 플롭자기장($H_F$)과자화곤란축에서 측정한 포화자기장(Hs)을 경계로 달라지는 토오크 신호를 분석하였다. HF의 자기장 세기에서 음의 일축이방성 특성이 최소가 되며, 이는 반강자성 결합에 의한 자화 상쇄 효과로 강자성층의 자화용이축이 곤란축과 같은 역할을 하기 때문이다. $H_F$ < H < $H_s$의 자기장의 세기에서는 두 강자성층이 형성한 자화방향의 사이각이 증가하면서 쌍축이방성 특성을 유도시킨다. 이러한 쌍축이방성 유도 특성은 두 강자성층의 자화가 서로 수직이 되는 자기장의 세기에서 최대가 된다. 한편 자기장의 세기가 $H_s$ 이상에서는 CoFeB의 고유한 일축이방성 특성을 보인다. 이러한 자기이방성 특성은 두 강자성층의 반강자성 결합에 의한 자화 특성을 반영하고 있음을 Stoner-Wohlfarth 모델 분석을 통하여 알 수 있다.