• 한국자기학회지
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• 제17권4호
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• pp.156-161
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• 2007

어레이(away) 자성센서 개발을 위해 고진공 스퍼터링 증착장비를 이용하여 스펙큘러형(specular type) Glass/Ta(5)/NiFe(7)/IrMn(10)/NiFe(5)/$O_2$/CoFe(5)/Cu(2.6)/CoFe(5)/$O_2$/NiFe(7)/Ta(5)(nm) 거대자기저항-스핀밸브(giant magnetoresistive-spin valves; CMR-SV)박막을 제작하였다. 다층박막 시료를 $20{\times}80{\mu}m^2$의 미세 활성영역을 가진 15개 어레이를 $8{\times}8mm^2$ 영역 내에 최적화한 제작 조건으로 광 리소그래피 패터닝 하였다. Cu를 증착하여 만든 2단자 전극법으로 측정한 자성특성은 15개 모든 소자들이 균일한 자기저항특성을 나타내었고, 5 Oe 근방에서 가장 민감한 자기저항비 자장민감도와 출력전압들은 각각 0.5%/Oe, ${\triangle}$V: 3.9 mV이었다. 형상자기이방성이 적용된 상부 자유층 $CoFe/O_2/NiFe$층은 하부 고정 자성층 $IrMn/NiFe/O_2/CoFe$층 자화 용이축과 직교하였다. 측정시 인가전류 값을 각각 1 mA에서 10 mA까지 인가하였을 때 출력 작동 전압 값은 균일하게 증가하였으며, 자장감응도도 거의 일정하여 미세 외부자장에 민감한 나노자성소자로서 좋은 특성을 띠었다.

• 한국자기학회지
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• 제10권1호
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• pp.37-41
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• 2000

Fe$_2$O$_3$를 이용한 스핀밸브 박막에서 발생하는 교환결합력(H$_{ex}$)과 자기저항현상에 대하여 연구하였다. XRD측정결과 제작된 시편에서 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$가 형성되었음을 확인하였다. 바닥층으로 사용한 Fe$_2$O$_3$와 인접한 강자성층 사이에서 교환결합이 발생하였음을 확인하였고, Fe$_2$O$_3$의 두께가 400 $\AA$에서 800 $\AA$으로 증가할 경우, H$_{ex}$가 13.5 Oe에서 84.5 Oe로 증가하였다. AFM을 이용하여 박막의 표면을 조사한 결과, Fe$_2$O$_3$의 두께가 증가함에 따라 표면거칠기가 증가함을 알 수 있었다. 표면거칠기의 증가는 Fe$_2$O$_3$와 인접한 NiFe 사이에서의 정자장결합력을 증가시켜 결과적으로 교환결합력의 증가를 가져온 것으로 해석되며, 두께증가에 따라 교환결합력도 계속 증가하는 경향을 나타내었다. 자기저항비는 Fe$_2$O$_3$의 두께변화에 관계없이 약 2 %대로 일정한 값을 유지하였다. 이는 표면거칠기가 H$_{ex}$의 크기에는 영향을 미치지만 자기저항비에는 영향을 미치지 못하는 것으로 생각된다.

• 한국자기학회지
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• 제22권5호
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• pp.173-177
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• 2012

미크론 자성비드 검출용 바이오센서에 활용하는 GMR-SV 박막을 이온빔 스퍼터링 증착법으로 glass/Ta(5.8 nm)/NiFe(5 nm)/Cu(t nm)/NiFe(3 nm)/FeMn(12 nm)/Ta(5.8 nm)의 구조를 갖도록 증착하였다. 비자성체 Cu의 두께가 3.0 nm에서 2.2 nm까지 얇아질수록 교환결합력은 증가하였고 자기저항비는 다소 감소하였다. 비자성체의 두께가 얇으면 반강자성체의 층간 교환작용이 강자성체의 고정층뿐만 아니라 자유층의 스핀배열에도 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 리소그래피 공정 과정을 거쳐 GMR-SV 소자를 제작하여 미크론 자기비드를 검출하였다. 여기서 자기비드를 떨어뜨리기 전과 후의 자기저항비, 교환결합력, 보자력은 각각 0.9%, 3Oe, 2 Oe의 값을 나타내었다. 이러한 결과로 나노 단위의 바이오센서에 활용할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국자기학회지
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• 제15권2호
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• pp.61-66
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• 2005

서브 마이크론 크기의 셀을 제조하기 위하여 종래의 방식인 전체시료구조를 증착한 후 이온밀링 방식으로 제조하는 대신에 Pt 스텐실 마스크 공정과 e-beam 리소 및 습식 식각 공정을 이용하여 배치형 submicron 셀을 lift-off 방식으로 제조하였다. $500nm{\times}500 nm,\;200nm{\times}300 nm$ 크기에 $CoFe(30 {\AA})/Cu(100{\AA})/CoFe(120{\AA}$) 3층 구조를 셀내에 증착하고 수직전류를 인가하여 자기저항 특성을 조사하였다. 자기저항 특성은 두 자성층의 보자력 차이를 이용하여 스핀의 반평형 구조를 유도하여 슈도 스핀밸브이며 각 셀의 크기에서 1.1, $0.8{\%}$의 자기저항비가 얻어졌다. 또한 전류인가에 따른 저항변화로부터 스핀전달 효과에 따른 스위칭 변화가 일어남을 확인하였으며, 이 구조에서 저항의 변화로부터 측정된 임계전류밀도는 약 $7.65{\times}10^{7}A/cm^2$였다.

• 한국자기학회지
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• 제10권2호
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• pp.67-73
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• 2000

6개의 타겟을 가진 직류 마그네트론 방식을 이용하여 스파터링 전력 및 압력을 변화시켜 Si/Ta(50 $\AA$)NiFe(60 $\AA$)/CoFe(20 $\AA$)/Cu(26 $\AA$)/CoFe(40 $\AA$)/FeMn(150 $\AA$)Ta(50 $\AA$) 스핀 밸브 박막을 제조하여 교환자기이방성 및 자기적 특성을 조사하였다. FeMn 층의 증착시 스파터링 전력을 증가시킴으로써 교환이방성을 증가시킬 수 있었으며, X-선 회절 실험결과 스파터링 전력 증가에 따른 교환이방성의 증가는 FeMn (111)면의 우선성장 발달에 기인하는 것으로 판단되었다. 강자성상을 사이에 두고 있는 Cu의 스파터링 압력을 1-5 mTorr 증가시 교환이방성이 급격히 감소하며, 자기저항비 및 자장민감도도 감소하였다. Si/Ta/NiFe/CoFe/Cu(t), 30 W/CoFe, 100 W/FeMn, 100 W/Ta 스핀 밸브에서 Cu 두께를 22-38 $\AA$까지 변화시켜 자기저항비를 조사한 결과 Cu의 두께가 22 $\AA$일 때 자기저항비 6.5%까지 얻을 수 있었으며, Cu 두께를 감소시켜 교환이방성을 증가시킬 수 있었다. 이와 같은 Cu 두께 감소에 따른 교환이방성의 증가는 FM-AFM 스핀-스핀 상호작용에 의하여 설명하였다.

• 한국자기학회지
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• 제10권2호
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• pp.62-66
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• 2000

비자성사이층 Cu 두께(30 $\AA$, 35 $\AA$, 40 $\AA$)를 달리한 glass(7059)/N $i_{81}$$Fe_{19}$(70 $\AA$)/Co(10 $\AA$)/Cu(t $\AA$)/Co(15 $\AA$)/N $i_{81}$$Fe_{19}$(35 $\AA$)N $i_{25}$M $n_{75}$(250 $\AA$)Ta(50 $\AA$) 스핀밸브박막(spin valve film; SVF) 을 dc 스퍼터링으로 제작하였다 이 시편을 진공 열처리 한 후 자유자성층의 상호결합세기(interlayer coupling field; $H_{inf}$ )와 보자력(coercivity; $H_{sf}$ )에 대한 열처리 순환횟수 및 비자성층 두께 의존성에 관련한 자기저항특성을 조사했다. Cu 두께가 35 $\AA$인 SVF의 경우에 교환결합세기(exchange coupling field; $H_{ex}$)가 620 Oe, 보자력( $H_{c}$)이 280 Oe 및 자기저항(magnetoresistance; MR)비가 2.5%를 보였다. $H_{inf}$ 와 $H_{cf}$ 는 모든 SVF가 열처리 순환 횟수에 따라 증가하는 경향을 보이다가 일정한 값으로 안정화되며 Cu 35 $\AA$인 경우는 열처리 순환 횟수 15회 이후에 각각 120 Oe 및 75 Oe를 유지한다. $H_{inf}$ 및 $H_{cf}$ 가 열처리 순환횟수 증가에 따라 증가하는 것은 열처리 효과에 의해 Cu층과 Co층의 계면섞임 증대에 의한 유효한 Cu층 두께 감소에 기인한다. Cu가 적정둘레 35 $\AA$ 보다 더 얇아지거나 두꺼워지면 계면섞임에 의한 효과는 각각 더 증대하거나 둔화되는 것으로 분석된다.으로 분석된다..

• 한국자기학회지
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• 제25권4호
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• pp.117-122
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• 2015

고감도 바이오센서용 거대자기저항-스핀밸브(Giant magnetoresistance-spin valve; GMR-SV) 박막소자의 미세패턴 공정으로 인한 교환결합력과 보자력 약화 문제를 해결하고자 전자사이크로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) Ar-이온 밀링을 이용하여 GMR-SV 박막에 지름 $35{\mu}m$인 원형 모양의 홀(Hole)을 패턴닝 하였다. GMR-SV를 4-단자법으로 측정한 자기저항 곡선으로부터 홀 개수가 많아질수록 자기저항비와 자장감응도는 홀이 없을 때 측정된 초기값과 같은 값을 유지하였고, 교환결합세기와 보자력은 120 Oe에서 190 Oe, 10 Oe에서 41 Oe로 크게 향상되었다. 이러한 현상은 GMR-SV 박막내의 자화용이축과 같은 방향을 띄고 센싱 전류의 방향과 수직인 공간에 위치하는 용이 자구영역(Easy magnetic domain; EMD)의 역할에 기인하는 결과를 보여주었다. GMR-SV 바이오 소자 제작시 폭을 넓게 하고 소자내부에 홀의 개수를 증가시켜 발생하는 EMD 효과가 자기저항특성을 향상시킬 수 있었다.