• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.276-278
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• 2006

스위칭 특성을 향상시키기 위하여 비정질 강자성 CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)의 스위칭 특성을 연구하였다. 자기터널접합의 구조는 $Si/SiO_{2}/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 10/CoFe $7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(nm)$이다. CoFeSiB는 $560\;emu/cm^{3}$의 낮은 포화자화도와 $2800\;erg/cm^{3}$의 높은 이방성 상수를 가졌다. 이러한 특성이 자기터널접합의 낮은 보자력($H_{c}$)과 높은 자장민감도를 갖게 한다. 이것은 또한 Landau-Lisfschitz-Gilbert 방정식에 근거한 미세자기 전산시뮬레이션을 통하여 submicrometersized elements에서도 확인하였다. CoFeSiB 자유층 두께를 증가함으로서 스위칭 특성은 반자화 자기장의 증가로 인하여 더욱더 나빠졌다.

• 한국자기학회지
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• 제19권2호
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• pp.52-56
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• 2009

[CoFe/Cu/CoFe]/IrMn 다층박막에 대하여 자유층 CoFe 두께에 따른 상호교환결합력, 교환결합세기, 보자력, 자기저항비, 자장감 응도 등의 자기저항 특성을 관찰하였다. IrMn 층을 통해 유도된 강자성체/비자성체/강자성체 구조인 CoFe(t)/Cu($25\;{\AA}$)/CoFe($60\;{\AA}$)/IrMn($80\;{\AA}$) 다층박막은 자유층 CoFe 두께 $30\;{\AA}$일 때 작은 보자력과 높은 자장감응도를 유지하는 연자성 특성을 보였다. 반면에 자유층 CoFe 두께 $90\;{\AA}$일 때 큰 보자력과 낮은 자장감응도를 보였다. 양호한 연자성 특성을 갖은 $2{\times}8{\mu}m^2$ 크기의 CoFe($30\;{\AA}$)/Cu($25\;{\AA}$)/CoFe($60\;{\AA}$)]/IrMn($80\;{\AA}$) 스핀밸브 소자를 제작하였다. 길이방향의 센싱전류와 폭방향의 고정층의 용이축 방향을 택하여 2 단자법으로 측정한 소자의 연자성 자기저항 특성인 자기저항비와 자장감응도는 각각 3.0%와 0.3%/Oe 이었다.

• 한국자기학회지
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• 제14권6호
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• pp.236-239
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• 2004

미소 자유자성층에 인접한 스핀필터층 (SFL; spin filter layer)을 갖는 Ta3/NiFe2/IrMn7/CoFe1/(NOL1)/CoFe2/Cu 1.8/CoFe( $T_{f}$)/Cu( $t_{SF}$ )/(NOL2)/Ta3.5 (두께단위 nm) 구조의 스페큘라 스핀밸브 (SSV; specular spin valve)를 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 제작하였다. 반강자성체 I $r_{22}$M $n_{78}$을 속박층으로 한 스핀필터 스페큘라 스핀밸브 (SFSSV; spin filter specular spin valve) 박막에 대하여 자유자성층의 두께 ( $t_{F}$)와 SFL의 두께 ( $t_{SF}$ )가 각각 1.5nm일 때 극대 자기저항 (MR; magnetoresistance)비 11.9%를 얻었으며, $t_{SF}$ 가 1.0nm으로 감소하여도 11%이상의 MR비를 유지하였다. 이것은 나노산화층 (NOL; nano-oxide layer)에 의한 스페큘라 전자와 SFL에 의한 전류분류효과의 증가 때문이다. 또한, 자유자성층과 피속박층 사이의 층간결합장 ( $H_{int}$; interlayer coupling field)은 RKKY력과 정자기결합력으로 설명할 수 있다. 자유자성층의 보자력 ( $H_{cf}$ ; coercivity of the free layer)은 기존의 스핀밸브 (TSV; traditional spin valve)에 비해 현저히 감소했으며, $t_{F}$가 1nm에서 4nm로 변하여도 4 Oe이하의 값을 유지하였다. 따라서 SFL의 삽입으로 자유자성층의 연자성 특성을 떨어뜨리지 않으면서 자유자성층 두께의 감소와 MR비의 향상을 가능하게 하였다.

• 한국자기학회지
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• 제17권3호
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• pp.120-123
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• 2007

이 연구에서는 Ta 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe $3/AlO_x$/자유층/$AlO_x$/CoFe 7/IrMn 10/Ru 60(nm) 구조를 갖는 이중장벽 자기터널접합(double-barrier magnetic tunnel junction: DMTJ)를 다루었다. 자유층은 $Ni_{16}Fe_{62}Si_8B_{14}\;7nm$, $Co_{90}Fe_{10}(fcc)$ 7 nm 및 $CoFet_1$/NiFeSiB $t_2$/CoFe $t_1$으로 구성하였으며 두께 $t_1,\;t_2$는 변화시켰다. 즉 TMR비와 RA를 개선하기 위하여 부분적으로 CoFe층을 대체할 수 있는 비정질 NiFeSiB층이 혼합된 자유층 CoFe/NiFeSiB/CoFe을 갖는 DMTJ를 연구하였다. NiFeSiB($t_1=0,\;t_2=7$)만의 자유층을 갖는 DMTJ는 터널자기저항(TMR)비 28%, 면적-저항곱(RA) $86k{\Omega}{\mu}m^2$, 보자력($H_c$) 11 Oe 및 층간 결합장($H_i$) 20 Oe를 나타내었다. $t_1=1.5,\;t_2=4$인 경우의 하이브리드 DMTJ는 TMR비 30%, RA $68k{\Omega}{\mu}m^2$ 및 $H_c\;11\;Oe$를 가졌으나 $H_i$는 37 Oe로 증가하였다. 원자현미경(AFM)과 투과전자현미경(TEM)측정을 통하여 NiFeSiB층 두께가 감소하면 $H_i$가 증가하는 것을 확인하였다. 비정질 NiFeSiB층이 두꺼워지면 보통 계면의 기복을 유도하는 원주형성장(columnar growth)를 지연시키는데 유효하였다. 그러나 NiFeSiB층이 얇으면 표면거칠기는 증가하고 전자기적 Neel 결합 때문에 Hi는 커졌다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2002년도 동계연구발표회 논문개요집
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• pp.50-51
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• 2002

최근 실온에서 약 40％ 이상의 높은 자기저항(magnetoresistance, MR)을 나타내는 자기 터널 접합(magnetic tunnel junction, MTJ)이 보고되면서 비휘발성 자기메모리로의 응용을 눈앞에 두고 있다.[1]. 이에 본 실험에서는 Substrate / Ta (base electrode) / NiFe / PtMn (AF pinning layer) / CoFe (pinned) / Ru / CoFe (fixed) / Al-O/ CoFe (free) / NiFe (free) / Ta & Ru (Capping Layer)과 같은 MTJ 증착 구조를 사용하여, MTJ의 보다 향상된 특성을 확보하기 위한 노력으로서 Al-O 두께, 어닐링 조건(Field Intensity ＆ Sequence)변화 등을 시도하였다. (중략)

• 한국자기학회지
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• 제20권3호
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• pp.89-93
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• 2010

수직자기이방성을 갖는 $[Pd/Co]_N$ 다층박막을 이용한 스핀밸브구조에서 Cu에 인접한 강자성층의 물질의 종류와 두께에 따른 자기적 특성을 연구하였다. 본 연구에서 강한 수직자기이방성에 기인한 자유층의 큰 보자력을 줄이기 위하여 Cu 비자성층에 인접 한 강자성층에 물질을 NiFe, $Co_8Fe_2$, $Co_9Fe_1$로 삽입하여 각 물질이 갖는 수직 이방성 크기를 조절하여 수직자기 이방성을 갖는 스핀밸브 구조의 자기적 특성을 실험하였다. $Co_9Fe_1$ 물질을 Cu에 인접한 두 강자성층에 0.078 nm의 얇은 두께로 삽입한 결과 0.58%의 자기저항비를 가짐과 동시에 5 Oe의 작은 보자력을 나타내었다. 또한 그 두께를 0.7 nm로 증가시켰을 때 최대 6.7%의 자기저항비를 얻었고 자유층의 보자력을 약 100 Oe로 감소시켰다.

• 한국자기학회지
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• 제17권3호
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• pp.124-127
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• 2007

비정질 $Co_{70.5}Fe_{4.5}Si_{15}B_{10}$층을 갖는 자기터널접합(magnetic tunneling junctions; MTJ)를 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 중점적으로 이해하기 위하여 기존의 사용된 CoFe 그리고 NiFe층들을 대신하여 비정질 강자성체 CoFeSiB을 사용하였다. CoFeSiB은 CoFe과 NiFe보다 각각 낮은 포화자기장($M_s:\;560\;emu/cm^3$)과 높은 자기이방성 상수($K_u:\;0.2800\;erg/cm^3$)를 갖는다. CoFeSiB층들의 사이에 1.0 nm Ru층 삽입시 $-0.003\;erg/cm^3$ 교환결합에너지($J_{ex}$)를 나타내었다. $Si-SiO_2-Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/$AlO_x$/CoFeSiB 7 또는 CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60(in nm) MTJ 구조의 터널접합에 대하여 실험 및 시뮬레이션 결과를 통하여 낮은 $J_{ex}$에 기인하는 스위칭 자기장(switching field; $H_{sw}$)의 시료 크기 의존성이 나타나는 것을 알 수 있었다. CoFeSiB 합성형 반강자성 구조는 micrometer뿐만 아니라 submicrometer 시료 크기영역에서도 보자력($H_c$)의 감소와 민감도를 증가 시킴으로써 자기 스위칭 특성에 유리한 것으로 확인 되었다.

• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.279-282
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• 2006

비정질 강자성 NiFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)에 대하여 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 알아보는데 역점을 두어 기존의 CoFe와 NiFe층 대신에 NiFeSiB 자성층을 사용하였다. $Ni_{16}Fe_{62}Si_{8}B_{14}$는 $Co_{90}Fe_{10}$보다 더 낮은 포화자화도 ($M_{s}:\;800\;emu/cm^{3}$) 그리고 $Ni_{80}Fe_{20}$보다 더 높은 이방성 상수 ($K_{u}:\;2700\;erg/cm^{3}$)를 갖는다. $Si/SiO_{2}/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe $7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(nm)$ 구조는 그 자체의 낮은 포화자화도와 높은 일축 이방성을 가짐으로 인하여 보자력($H_{c}$)을 감소시키고 스위칭 각형을 증가시키게 함으로서 MTJ의 스위칭 특성에 유리한 것으로 조사되었다. 더욱이 미소두께(1 nm)의 CoFe층을 터널장벽/NiFeSiB 경계면에 삽입하면 TMR비와 스위칭 각형이 증가하고 개선되었다.

• 한국자기학회지
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• 제10권5호
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• pp.196-202
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• 2000

FeMn에 의해 교환 바이어스된 Synthetic antiferromagnet(CoFe/Ru/CoFe)을 가진 Top Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/Ru/CoFe/FeMm/Ta 스핀밸브 구조를 마그네트론 스퍼터링 법으로 제조하여 유효 교환이방성 및 자기저항 특성을 조사하였다. FeMn 반강자성층의 두께가 100$\AA$정도일 때 자기저항비와 유효 교환바이어스 자장이 최대값을 나타내었으며, 100 $\AA$ 이상 두께 증가시 FeMn층을 통한 션팅 전류에 의한 자기저항 효율의 저하로 자기저항이 점점 감소하였다. 자유층의 두께가 40 $\AA$일 때 7.5% 이상의 최대 자기저항비가 얻어졌으며, 자유층의 두께 감소에 따라 자기저항비는 감소하였다. Synthetic antiferrormagnet 구조에서 Cu층에 인접한 CoFe(Pl)층의 두께를 증가시키고 FeMn층에 인접한 CoFe(P2)층의 두께를 감소시켜 그 두께 차이가 증가할수록 자기저항비는 증가하였고 반면 유효 교환 바이어스 자장은 감소하였다. 자기저항특성의 증가는 Pl층 두께 증가로 인한 스핀의존산란 효율의 증가로 이해되었으며, 유효 교환 바이어스 자장의 감소는 최소에너지 모델의 이론적 계산을 통해 감소경향을 검증할 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제15권6호
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• pp.315-319
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• 2005

본 연구에서는 자기터널접합(MTJs; magnetic tunnel junctions)의 스위칭 자기장($H_{SW}$)을 감소시키기 위하여 자유층으로 비정질 강자성 $Co_{70.5}Fe_{4,5}Si_{15}B_{10}$ 단일(single) 및 합성형 반강자성(SAF; synthetic antiferromagnet) 층을 사용하였다. $Si/SiO_2/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/AlOx/CoFeSiB 7 or CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60 (in nm) MTJs의 자기저항과 스위칭 특성을 CoFe 자유층과 NiFe 자유층을 갖는 MTJs와 비교하여 조사하였다. CoFeSiB은 포화자화($M_s$)가 $560\;emu/cm^3$으로 CoFe보다 낮고, 이방성 상수(Ku)는 $2800 erg/cm^3$으로 NiFe보다 높다. CoFeSiB SAF 구조에서 CoFeSiB 사이의 Ru 두께가 1.0 nm일 때 교환결합에너지($J_{ex}$)는 $-0.003erg/cm^2$였다. 이와 같이 비교적 작은 $J_{ex}$ 때문에, CoFeSiB SAF 자유층을 갖는 MTJs의 실험 및 Landau-Lisfschitz-Gilbert(LLG)식에 의한 시뮬레이션 결과 모두에서 $H_{SW}$가 접합크기에 의존하는 경향을 보였다. CoFeSiB SAF 자유층 MTJ의 $H_{SW}$는 CoFe, NiFe 또는 CoFeSiB single을 자유층으로 하는 MTJs에 비해 훨씬 낮게 나타났다. 따라서 CoFeSiB SAF를 자유층으로 사용한 MTJ는 micrometer에서 submicrometer 크기 영역 모두에서 보지적의 감소와 민감도 증가와 같은 우수한 스위칭 특성을 갖는 것을 확인하였다.