• 제목/요약/키워드: Ferromagnetic resonance linewidth

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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.

비정질 CoFeHfO 박막 재료의 마이크로파 투자율 및 감쇠상수 분석 (Analysis of Microwave Permeability and Damping Constant in Amorphous CoFeHfO Thin Film)

  • 김동영;윤석수
    • 한국자기학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.147-151
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    • 2009
  • 전도성 저항특성이 우수한 비정질 CoFeHfO재료의 자화곡선 및 토오크 측정으로부터 포화자화량 및 일축이방성상수를 도출하였으며, 이들 결과를 Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG) 이론에 적용하여 마이크로파대역의 복소투자율 특성을 분석하였다. LLG 분석 결과 CoFeHfO 박막 재료의 감쇠상수(damping factor)는 ${\alpha}$ = 0.014로 매우 작은 값을 보였다. 이는 CoFeHfO 재료 내에 존재하는 다양한 자성상(magnetic phase)들 중 감쇠상수가 현저히 작은 자성상들에 의하여 유발되었음을 자기장의 세기에 따른 FMR(ferromagnetic resonance) 신호의 선폭 분석을 통하여 알 수 있었다.

Spin orbit torque detected by spin torque FMR in W/CoFeB bilayer

  • Kim, Changsoo;Moon, Kyoung-Woong;Chun, Byong Sun;Kim, Dongseok;Hwang, Chanyong
    • 한국자기공명학회논문지
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    • 제23권2호
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    • pp.46-50
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    • 2019
  • Spin orbit torque would be applied as the next generation of MRAM, so many researchers are interested in related field. To make a more efficient device, electric current should convert into spin current with high efficiency. Moreover, it becomes important to measure efficiency of spin orbit torque accurately. We measured spin torque FMR of W/CoFeB hetero structure system with direct current. The efficiencies of the damping like torque and field like torque were measured by using the linewidth and on-resonance field proportional to direct current. In addition, we analyzed that a quadratic shift of the on-response field was caused by the Joule heating.

$Mn_{0.05}Mg_{11.9-2x}Fe_{4x}O_{4+r}$+2wt%$Al_{2}O_{3}$ 조성내 Fe량 변화에 따른 마이크로파 손실 특성 연구 (A study on the properties of microwave loss of ferrite with various Fe contents in $Mn_{0.05}Mg_{11.9-2x}Fe_{4x}O_{4+r}+2wt%$Al_{2}O_{3}$)

  • 김성재;정명덕
    • 전자공학회논문지A
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    • 제31A권6호
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    • pp.143-148
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    • 1994
  • In order to study the effect of D.C resistivity of sample on electromagnetic loss of ferrite at microwave frequency, samples were prepared for having differences in resistivity of an order of two. Microwave permeability($\mu$), permitivity($\varepsilon$) and effective linewidth(${\Delta}H_{eff}$), and ferromagnetic resonance linewidth(${\Delta}$H) were characterized. Tan${\delta}{\mu}$, tan${\delta}{\varepsilon}$ and ${\Delta}H_{eff}$ were decreased with increasing the resistivity and (${\Delta}$H) was increased with increasing Fe concentration, which was due to an increase of anisotropy magnetic field (=Ha).

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Gd3Ga5O12 기판위에 성장된 Y3Fe5O12 박막의 열처리 조건에 따른 강자성 공명 특성 연구 (Effect of the Annealing Conditions on the Ferromagnetic Resonance of YIG Thin Film Prepared on GGG Substrate)

  • 이예림;;박승영;정종율
    • 한국재료학회지
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    • 제25권12호
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    • pp.703-707
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    • 2015
  • In this study, we investigated the effect of annealing conditions on the ferromagnetic resonance(FMR) of yttrium iron garnet ($Y_3Fe_5O_{12}$, YIG) thin film prepared on gadolinium gallium garnet ($Gd_3Ga_5O_{12}$, GGG) substrate. The YIG thin films were grown by rf magnetron sputtering at room temperature and were annealed at various temperatures from 700 to $1000^{\circ}C$. FMR characteristics of the YIG thin films were investigated with a coplanar waveguide FMR measurement system in a frequency range from 5 to 20 GHz. X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) were used to characterize the phase formation, crystal structure and composition of the YIG thin films. Field dependent magnetization curves at room temperature were obtained by using a vibrating sample magnetometer(VSM). The FMR measurements revealed that the resonance magnetic field was highly dependent on the annealing condition: the lowest FMR linewidth can be observed for the $800^{\circ}C$ annealed sample, which agrees with the VSM results. We also found that the Fe and O composition changes during the annealing process play important roles in the observed magnetic properties.

Mg-Mn훼라이트의 비자성 이온첨가에 의한 포화자화 감소효과 (A Study on the Effect of Reducing the Saturation Magnetization by Substituting the Non magnetic Ion in Mg Mn Ferrites)

  • 유병두;김종오
    • 한국재료학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.117-124
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    • 1994
  • 마이크로웨이브 Mg-Mn훼라이트에서 비자성 이온인 알루미늄으로 Fe 이온을 치환하여 포화자화를 낮출 수 있다. 이것은 마이크로웨이브 훼라이트의 사용 주파수 영역의 확장을 위해 필요하다. 이때 다른 특성의 변화가 수반되는 것은 검토해 봐야 할 점중의 하나이다. 본 연구에서는 MgO: MnO : $Fe_2O_3$를 1.0:0.1:0.95몰비로 제조한 마이크로 웨이브 훼라이트[화학식:$(MgO)_{1.0}(MnO)_{0.1}(Al_xFe_{1.9-x}O_{2.85}$]에서 AI을 0.1에서 0.4까지 첨가한 경우의 전기적.자기적 특성을 미세조직과 아울러 조사하였다. 포화자화 값은 첨가량에 따라 감소하였으며 강자성공명 선폭도 마찬가지였다. $H_c$ 값은 첨가량 0.2이상에서 103.48A/m(1.3Oe)이하로 나타났으며 각형비는 모두 우수하였다. 공명자기장은 첨가량에 따라 거의 변화가 없었다. 이상고 같은 실험결과로부터 적절한 조성범위에서 각각의 물성을 조합하여 넓은 범위의 마이크로웨이브 소자에 응용할 수 있는 제반 물성을 얻을 수 있었다.

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Vector Network Analyzer를 이용한 Py 박막의 강자성공명연구 (Vector Network Analyzer Ferromagnetic Resonance Study of Py Thin Films)

  • 신용확;하승석;김덕호;유천열
    • 한국자기학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.18-23
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    • 2010
  • 본 연구에서는 벡터 네트워크 분석기(vector network analyzer; VNA)와 코플라나 전송선(coplanar waveguide; CPW)을 이용한 강자성 공명 측정 방법을 개발하기 위해 두께가 각각 10, 20, 40 nm인 $Ni_{81}Fe_{19}$(Permalloy; Py) 합금 박막을 증착하여 측정하였다. 유리기판 위에 패터닝 작업을 거쳐 CPW를 형성하고 제작된 CPW 위에 Py 박막을 직접 올려놓아 시료의 반사/투과계수인 S-파라미터를 측정하였다. 외부자기장을 0 Oe에서 490 Oe까지 변화 시키며 측정해본 결과 Py 박막의 공명주파수는 2.5 GHz에서 7 GHz 범위 내에서 나타났으며 외부자기장의 세기가 커짐에 따라 공명주파수도 증가함을 확인하였다. S-파라미터를 분석하여 나온 공명주파수와 반치폭을 이용하여 포화자화량과 길버트 감쇠 상수를 구한 결과 Py 박막 40 nm에서 길버트 감쇠 상수 값 0.0124($\pm$0.0008)를 구했고 이는 선행 연구되었던 일반적인 강자성 공명 측정값과 일치함을 볼 수 있었다. 또한 두께별 의존도를 조사해본 결과 두께가 작아질수록 S-파라미터의 세기가 작아지는 것을 확인 할 수 있었으며, 강자성공명 분석 결과에서 Py 박막의 두께가 10 nm에서 40 nm까지 증가할 때 유효 포화 자화가 7.205($\pm$0.013) kOe에서 7.840($\pm$0.014) kOe로 증가하는 것을 확인 할 수 있었다.

강자성공명 현상을 이용한 YIG의 자기적 특성 연구 (The Magnetic Properties of Polycrystalline Yttrium Iron Garnet by Ferromagnetic Resonance)

  • 김기현;이대하;김영호
    • 한국자기학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.7-16
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    • 1999
  • 본 연구에서는 화학량론적 YIG(yttrium iron garnet : Y3Fe5O12)를 중심으로 하여 조성에 따른 비화학량론적인 YIG(Y3-xFe5+xO12)를 고상반응법으로 제작하고 5.11GHz(G-band)와 23.39 GHz(K-band)의 마이크로파 영역에서 강자성 공명 현상을 이용하여 자기적 특성을 조사하였다. 측정된 분광학적 분리상수 g는 2.02~2.35이다. 포화자화와 유효자화의 값은 x=-0.05의 조성비를 중심으로 이트륨(Y3+)초과와 철(Fe3+)이 초과함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 이와 반대로 선폭( p-p)은 급격히 증가하였다. 자기적 특성의 온도 의존성을 조사하기 위해 K-band에서 80K에서 상온까지 공명흡수선을 측정하여 조성에 따른 M(0), Bloch 상수 B, C 및 스핀파 경도상수 D(약 162~206eV$\AA$2)와 교환상호작용의 평균자승 영역(약 5.84~12.13$\AA$2)의 변화를 조사하였다.

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Development of the RE indirect-heating LPE furnace and the effect of impurity in YIG film on the MSSW properties

  • Fujino, M.;Fujii, T.;Sakabe, Y.
    • 한국결정성장학회지
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    • 제12권6호
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    • pp.288-291
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    • 2002
  • We developed a new RF indirect-heating LPE furnace. The thermal gradient of our newly developed furnace is less than that of direct heating, and is as gentle as that of the resistance-heating LPE furnace. With this new furnace, the heating and/or cooling is faster than that of the resistance-heating furnace. Impurity-doped YIG film was grown from a $PbO-B_{2}O_{3}$, based flux on a (111) GGG substrate. To study the effect of the impurities on the MSSW threshold power and the saturation response time, we used two microstrip lines to excite and propagate the MSSW at 1.9 GHz. The MSSW threshold power and saturation response time was found to be related to the $\Delta$H.

LPE 성장법으로 성장시킨 La 을 첨가한 YIG 막의 자성특성 (Magnetic Properties of La-doped YIG films prepared by LPE(Liquid Phase Epitaxy).)

  • 김동영;한진우;김명수;이상석
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2000년도 추계학술대회논문집
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    • pp.89-92
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    • 2000
  • Liquid Phase Epitaxy 법을 이용하여 La이 첨가된 YIG(Yitrium Ion Garnet)막을 성장시켰다. X선 회절 분석을 이용하여 La의 첨가량을 변화시키며 제조된 막의 격자상수를 조사한 결과, La의 첨가량이 증가함에 따라 성장된 막의 격자상수도 증가하였으며 Y/La이 20인 경우, 막의 격자상수가 기판으로 사용한 GGG의 격자상수와 일치하였다. VSM(Vibration Sample Magnetometer)를 이용하여 구한 막의 포화자화 값은 La의 첨가량과 관계없이 순수한 YIG의 경우와 같은 값인 1750정도로 거의 일정하였다. FMR(FerroMagnetic Resonance) 측정장치를 이용한 막의 강자성 공명선폭을 측정결과 막의 공명선폭은 La의 첨가량과 관계없이 모든 경우에 순수한 YIG보다 감소하였다. 실험범위내의 La의 첨가에 대해서 기판과의 격자불일치가 순수한 YIG의 경우보다 감소하기 때문이다. La의 첨가량이 많은 조건에서 성장시킨 막은 공명선폭이 크고 두께의 증가에 따라서 선폭이 증가하였으며, YLa가 20과 30일 때 성장시킨 막에서는 공명선폭의 절대값도 작고 두께에 따른 공명선폭의 변화도 관찰되지 않았다.

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