• 한국재료학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.200-204
• /
• 2002

We fabricated TMR devices which have double oxidized tunnel barrier using plasma oxidation method to form homogeneously oxidized AlO tunnel barrier. We sputtered 10 $\AA$-bottom Al layer and oxidized it by varying oxidation time for 5, 10, 20 sec. Subsequent sputtering of 13 $\AA$ - Al was performed and the matallic layer was oxidized for 120 sec. The electrical resistance changed from 700$\Omega$ to 2700$\Omega$ with increase of oxidation time, while variation of MR ratio was little spreading 27~31% which is larger than that of TMR device of ordinary single tunnel barrier. We calculated effective barrier height and width by measuring I-V curves, from which we found the barrier height was 1.3~1.5 eV, sufficient for tunnel barrier, and the barrier width(<16.2 $\AA$) was smaller than that of directly measured value by the tunneling electron microscopy. Our results may be caused by insufficient oxidation of Al precursor into $Al_2O_3$. However, double oxidized tunnel barriers were superior to conventional single tunnel barrier in uniformity and density. We found that the external magnetic field to switch spin direction of ferromagnetic layer of pinned layer breaking ferro-antiferro exchange coupling was increased as bottom layer oxidation time increased. Our results imply that we were able to improve MR ratio and tune switching field by employing double oxidized tunnel barrier process.

• 한국자기학회지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.127-131
• /
• 2002

자성터널접합(magnetic tunnel junction: MTJ)소자의 AlO$_{x}$터널장벽 절연층을 플라즈마 산화법으로 2번에 나누어 금속증착.산화를 반복하여 만들어 보았다. 이중산화I그룹은 10A의 $\AA$의 Al 하부 절연막을 증착하고 산화시간을 10 s로 완성한 후 그 위에 13$\AA$의 Al을성막하고 50, 80, 120s간 산화시켜 완성한 절연막의 특성을 알아보았다. 이중산화II그룹은 10$\AA$봐 Al하부 절연막의 산화시간을 30~120 s간 달리하고 그 위에 13 $\AA$의 Al을 성막하고 210 s간 산화시켜 완성한 절연막의 특성을 알아보았다. 이중산화공정으로 제조된 시편은 전 실험범위에서 자기저항비(magnetoresistance： MR)는 27% 이상으로 우수하였고, 이는 13 $\AA$의 Al을 증착하고 한번만 산화시키는 통상의 단일산화에 비해 MR비가 우수하고 공정범위가 넓었다. 수직단면 투과전자현미경(transmission electron microscope： TEM)으로 미세구조를 확인한 결과 이중산화가 단일산화보다도 더 얇고 균일한 두께를 유지함을 알 수 있었다 X선광전자분석(X-ray photoelectron spectroscopy： XPS)으로 확인한 결과 이중산화는 절연막층 하부 CoFe 자성층의 Fe의 산화를 방지하여, 결과적으로 단일산화법에 비해서 하부자성층의 산화를 방지하여 긴 산화시간 공정 범위에서도 우수한 MR비를 가질 수 있었다.