• 제목/요약/키워드: 일축 이방성 자기장

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강자성 공명에 의한 Exchange Bias 연구 (Exchange Bias Study by FMR Measurment)

  • 유용구;박남석;민성기;유성초
    • 한국자기학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.265-269
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    • 2005
  • 강자성 공명 측정을 통하여 다양한 층 구성을 갖는 교환 바이어스 박막들의 교환 결합 특성에 대해 연구하였다. 공명자기장의 각도의존 실험을 통하여 일축방향이방성 자기장과 일축이방성 자기장을 구하여 분석하였다. NiFe 단일 박막과 비교하여 교환 바이어스된 NiFe/IrMn, IrMn/NiFe/IrMn, NiFe/IrMn/CoFe 박막들은 큰 일축방향이방성 자기장을 나타내었으며, 일축이방성 자기장 또한 큰 값을 나타내었다. 그러나 NiFe/Cu/IrMn의 경우, Cu의 두께가 두꺼울 때는 매우 작은 일축방향이방성 자기장을 나타내었으며, NiFe 단일 박막과 비슷한 크기의 일축이방성 자기장을 나타내었다. NiFe/IrMn/CoFe 박막의 경우 NiFe와 CoFe 강자성층들에 의해 두 개의 공명 자기장이 나타났다. 그 외에 공명 자기장의 선폭에 관한 분석이 교환 바이어스 특성과 연관하여 논의되어졌다.

NiFe 박막의 두께에 따른 강자성 공명 특성 분석 (Thickness Dependence of Ferromagnetic Resonance Properties in NiFe Thin Films)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.37-42
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    • 2013
  • 본 연구에서는 NiFe 박막 시편을 마그네트론 스퍼터링 방법으로 제조하여 박막면 기준으로 수직면(out-of-plane) 자기장 방향과 수평면(in-plane) 자기장 방향에 따른 강자성 공명 자기장을 측정하였다. 수직면 자기장 방향에 따른 강자성 공명 자기장으로부터 유효자화량($M_{eff}$)을 도출하였으며, NiFe 두께에 따른 $M_{eff}$의 감소는 $K_s=-0.23\;erg/cm^2$의 값을 갖는 표면 이방성 상수에 기인하였다. 또한 수평면 자기장 방향에 따른 강자성 공명 자기장으로부터 수평면에서의 일축 이방성 자기장을 도출하였다. 한편, 일축 이방성 에너지의 자화 용이축이 두께가 감소함에 따라 시편 제조 시 인가한 자기장의 반대 방향으로 회전하고 있었으며, 이러한 현상은 시편 표면에 형성된 NiFeO의 반강자성 특성에 의한 현상으로 설명하였다.

Mumetal 박막의 성장온도가 유도자기이방성에 미치는 영향 (Effect of the Growing Temperature on the Induced Anisotropy of Mumetal Thin Film)

  • 이영우;김철기;김종오
    • 한국자기학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.46-50
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    • 2002
  • 110$\AA$ 두께의 Mumetal 박막을 자기장하에서 기판온도를 변화시키면서 제작하고, 고진공 분위기에서 자기장중 열처리를 수행하였다. 박막에 유도되는 자기이방성은 인가자기장 방향에서 30$^{\circ}$간격으로 180$^{\circ}$까지 자기이력곡선을 측정하여 조사하였다. 기판 온도가 증가할수록 용이축 방향의 보자력은 감소하였으나 일축이방성은 인가자기장 방향에서 벗어났다. 20$0^{\circ}C$에서 한 시간 동안 자기장중 열처리를 수행하면 기판온도에 상관없이 일축이방성이 향상되었다. 기판온도가 5$0^{\circ}C$ 이하일때 4.3 Oe의 이방성 자기장을 나타냈으며 기판온도가 증가할수록 이방성 자기장은 감소하였다. Mumetal 박막의 일축이방성은 열처리 전후 모두 5$0^{\circ}C$에서 가장 잘 유도되었다.

자기장 내 열처리에 의한 퍼멀로이 박막의 일축 이방성 자기장의 회전에 관한 연구 (A Study on the Rotation of Uniaxial Anisotropy Field of NiFe Thin Film by Magnetic Annealing)

  • 송용진;김기출;이충선
    • 한국자기학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.163-167
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    • 2001
  • DC 마그네트론 스퍼터링법으로 증착된 700 $\AA$의 NiFe 박막을 박막 증착시 형성시킨 자화용이축에 수직한 자기장을 인가하여 열처리한 후 일축 이방성 자기장의 회전을 조사하였다. NiFe 박막은 열처리온도 160 $^{\circ}C$에서 자화용이축과 자화곤란축을 구분할 수 없는 등방적인 상태가 되었고, 열처리온도가 증가함에 따라 다시 일축 이방성을 갖는 상태가 되었다. 열처리 온도가 400 $^{\circ}C$ 이상인 경우에 급격한 보자력의 증가를 보였다. 열처리 온도가 400 $^{\circ}C$인 경우에 XRD 분석과 AES depth profile은 NiFe 박막 내에서 (111) 방향으로 결정성장이 활발히 일어나며 인접한 전극 Au와 상호화산 현상도 광범위하게 일어남을 보여주었다.

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CoFeB/MgO 박막 재료의 열처리에 따른 강자성공명 특성 (Thermal Annealing Effect on Ferromagnetic Resonance Properties in CoFeB/MgO Thin Film)

  • 윤석수;김동영
    • 한국자기학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.10-14
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    • 2011
  • 본 연구에서는 열처리에 따른 자기이방성 자기장 및 강자성 공명 선폭(${\Delta}H_{PP}$) 변화 특성을 분석하기 위하여 열처리 전후의 CoFeB/MgO 박막 재료에 대하여 강자성 공명 신호를 측정하였다. 열처리 전에 일축이방성 자기장($H_{K1}$) 특성을 보이던 CoFeB는 열처리 후 쌍축이방성 자기장 ($H_{K2}$) 특성이 부가적으로 확연히 나타났다. 이는 비정질 CoFeB가 열처리에 의하여 B이 확산되는 과정에서 박막의 수평면에서 (001)결정면을 갖는 MgO 계면으로부터 CoFeB 역시 (001)결정면을 갖는 입방결정으로 성장하였기 때문이다. 또한 쌍축이방성을 갖는 결정축의 영향으로 수평면에서의 자화용이축의 분포 특성을 증가시켜 ${\Delta}H_{PP}$도 증가하는 특성을 보인다.

CoFeB 박막 재료에서 강자성 및 스핀파 공명 신호 분석 (Analysis of Ferromagnetic and Spin Wave Resonance Signals in CoFeB Thin Films)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.165-170
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    • 2014
  • 본 연구에서는 두께가 다른 비정질 CoFeB 박막 재료에서 측정한 강자성 및 스핀파 공명 신호를 비교 분석하였다. 강자성 공명 자기장($H_{FMR}$)은 두께에 거의 무관하게 일정한 값을 갖는 반면 스핀파 공명 자기장($H_{SWR}$)은 CoFeB의 두께에 의존하는 스핀파 모드들에 대한 이론 값과 일치하였다. 수평면에서 자기장 각도에 따른 $H_{FMR}$ 측정 결과로부터 CoFeB 재료의 일축이방성 자기장은 37 Oe였다. 한편 $H_{SWR}$$H_{FMR}$과 동일한 각도 의존성을 보였으며, 스핀파 공명 신호의 크기는 강자성 공명 신호에 비하여 약 5.7배 증가하였다. 이러한 증가는 비정질 재료의 작은 감쇠 상수에 의한 저감이 작은 스핀파의 진행 특성 및 균일한 자화에 의한 이상적인 정상파 형성 조건에 기인함을 알 수 있었다.

NiFe/FeMn 이중박막의 증착시 자기장에 의한 교환결합력 이방성 효과 (Anisotropy Effect of Exchange Bias Coupling by Unidirectional Deposition Field of NiFe/FeMn Bilayer)

  • 박영석;황도근;이상석
    • 한국자기학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.180-184
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    • 2008
  • 이온빔 증착법으로 제작한 코닝유리(Corning glass)/Ta(5 nm)/NiFe(7 nm)/FeMn(25 nm)/Ta(5 nm) 다층박막 구조에서 반강자성체 FeMn층 증착시 인가한 일축 이방성 자기장 방향에 따른 강자성체 NiFe층의 자화 스핀배열 의존성을 조사하였다. NiFe층과 FeMn 층 증착시 인가한 자기장 방향을 달리한 각도는 각각 $0^{\circ},\;45^{\circ},\;90^{\circ}$였다. 용이축 MR(magnetoresistaice) 곡선으로부터 얻은 교환결합세기(Hex)는 증착 자기장 각도가 $45^{\circ}$일 때 40 Oe로, $90^{\circ}$일 때는 거의 0 Oe로 감소하였다. 반면에 곤란축 MR 곡선으로부터 얻은 $H_{ex}$ 값은 증착 자기장 각도가 $45^{\circ}$일 때 35 Oe로, 90o일 때는 79 Oe로 증가하였다. 강자성체 층의 용이축과 반강자성체 층의 일축 이방성 방향이 $90^{\circ}$ 차이가 나는 계면에서도 FeMn층이 NiFe층의 자기모멘트 스핀방향을 회전시켜 교환결합 이방성 효과가 발생함을 알 수 있었다.

합성형 반강자성 결합 재료의 자기장 세기에 따른 토오크 신호 분석 (Magnetic Field Dependence of Torque Signals in Synthetic Antiferromagnetic Coupled CoFeB/Ru/CoFeB Thin Film)

  • 윤석수;전우상;김동영
    • 한국자기학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.83-87
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    • 2011
  • 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.

퍼멀로이 박막의 자화 용이축과 자기저항 변화와의 상관관계에 대한 연구 (Relation Between Magnetization Easy Axis and Anisotropic Magnetoresistance in Permalloy Films)

  • 황태종;류영식;권진혁;김기현;김동호
    • 한국자기학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.28-31
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    • 2008
  • 일축 이방성을 가진 퍼멀로이 박막을 제작하여 이방성 자기저항(anisotropic magnetoresistance)에 대하여 연구하였다. 시편의 길이 방향에 대하여 자화 용이축의 각을 $18^{\circ}$씩 기울어지게 변화를 준 5종류의 시편에 대하여 자기저항의 변화를 조사하였다. 박막면에 평행한 인가 자기장에 대하여 시편의 길이 방향과 자화 용이축 사이의 각이 증가함에 따라 세로자기저항(longitudinal magnetoresistance)의 변화 폭은 증가하는 반면, 가로자기저항(transverse magnetoresistance)의 변화 폭은 감소를 나타내었다. 이러한 자화 용이축 변화에 따른 자기저항의 변화를 이방성 자기저항과 일축 이방성을 가진 단일자구 모델로 설명하였다. Magneto-optic Kerr effect를 이용하여 측정한 자구 사진으로부터 자화 스위칭이 일어나는 구간에서 반대 방향의 지구가 생성되고 전파되는 과정을 관측하였으며 이에 대응하는 자기저항의 변화를 관측하였다.