속박층 (pinning layer) IrMn를 사용한 Ta/NiFe/IrMn/CoFe/Cu/CoFe/NiFe/Ta 구조의 스핀밸브 박막 (SV; spin valve)을 산화층이 코팅된 Si(111) 기판에 dc 마그네트론 스퍼터링 방법으로 상온에서 제작하였다. 이 SV에 대하여 교환결합자기장 (H$_{ex}$; exchange coupling field), 자기저항 (MR; magnetoresistance)비 및 보자력 (H$_{c}$ coercivity)의 열처리 순환수와 온도 의존성을 조사하였다. 증착조건과 후열처리 조건을 최적화 함으로써 MR비 3.6%, 피속박층의 H$_{ex}$ 11800 Oe을 얻었다. H$_{ex}$는 열처리 순환횟수가 2 이후에 일정한 값을 유지하여 열적으로 안정성을 갖는 것을 확인하였다. H$_{ex}$는 24$0^{\circ}C$ 까지는 600 Oe를 유지하다가 점점 감소하여 27$0^{\circ}C$에 0이 되었다.
$SiO_2$ 산화막이 제거되지 않은 Si(100) 기판 위에 실온에서 5 nm Ta과 5 nm MgO 기저층을 증착하고, 그 위에 RF 스퍼터링 기법으로 실온에서 약 35 nm 두께의 $Fe_3O_4$ 박막을 적층하였다. 진공 후열처리에 따라 향상된 $Fe_3O_4$ 박막의 결정성과 그에 따른 자기적 특성의 변화 양상을 관찰하였다. $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 후열처리한 시료에 대해, 실온에서 강자성 특성을 보았을 뿐만 아니라, $Fe_3O_4$ 박막의 고유한 특성으로 알려진 Verwey 상전이 현상 또한 관찰되었다. 후열처리에 의해 MgO 박막 위에 적층된 $Fe_3O_4$에 미치는 Ta 기저층의 영향에 대해 Ta이 삽입되지 않은 경우와 비교하여 논의 할 것이다.
We investigated the flux pinning properties of both 10 mol% Zr-and Sn-doped $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) films with the same thickness of ~350 nm for a comparative purpose. The films were prepared on the $SrTiO_3$ (STO) single crystal substrate by the metal-organic deposition (MOD) process. Compared with Sn-doped YBCO film, Zr-doped one exhibited a significant enhancement in the critical current density ($J_c$) and pinning force density ($F_p$). The anisotropic $J_{c,min}/J_{c,max}$ ratio in the field-angle dependence of $J_c$ at 77 K for 1 T was also improved from 0.23 for Sn-doped YBCO to 0.39 for Zr-doped YBCO. Thus, the highest magnetic $J_c$ values of 9.0 and $2.9MA/cm^2$ with the maximum $F_p$ ($F_{p,max}$) values of 19 and $5GN/m^3$ at 65 and 77 K for H // c, respectively, could be achieved from Zr-doped YBCO film. The stronger pinning effect in Zr-doped YBCO film is attributable to smaller $BaZrO_3$ (BZO) nanoparticles (the average size ${\approx}28.4$ nm) than $YBa_2SnO_{5.5}$ (YBSO) nanoparticles (the average size ${\approx}45.0$ nm) incorporated in Sn-doped YBCO film since smaller nanoparticles can generate more defects acting as effective flux pinning sites due to larger incoherent interfacial area for the same doping concentration.
A magnetoplumbite type of Ba ferrite(BaM) layers were deposited on Pt(111) and Pt(200) layers, and their c-axis orientation and magnetic characteristics were compared each other. The as-deposited BaM layer on Pt(111) one at the substrate temperature $T_s$ above $500^{\circ}C$ revealed remarkable c-axis orientation. The saturation magnetization 4$\piM_s$ and the perpendicular coercivity $H_{c⊥}$ of the films as-deposited at $T_s$ of $600^{\circ}C$ were 4.0kG and 2.5kOe, respectively. On the other hand, BaM ferrite layer deposited on Pt(200) layer at $T_s$ as relatively low as $500^{\circ}C$ also revealed weak c-axis orientation as well as (107) one and the films as-deposited at $T_s$ of $600^{\circ}C$ exhibited 4$\piMs_{and}$$H_{c⊥}$ of 2.8kG and 2.5kOe, respectively. It was suggested that although chemical activity of Pt surface was effective for the formation of BaM crystallites, the lattice matching was also important for obtaining BaM layer with good c-axis orientation and large perpendicular anisotropy.sotropy.
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.
강자성, 초거대자기저항체인 $La_{0.67}Sr_{0.33}MnO_{3}$ 타겟을 이용하여 248nm의 파장을 갖는 KrF 엑시머 레이저를 사용한 PLD법으로 박막으 제작하고, 강유전체 물질인 $PbZr_{0.52}Ti_{0.48}O_{3}$ 물질을 spin coating 방법으로 제조하였다. Pt 기관(111)위에 125 mtorr의 산소분압으로 증착한 rhombohedral 구조를 갖는 LSMO 박막을 증착하고 그 위에 PZT 물질을 증착한 결과 LSMO, PZT en 물질 모두 단일상으로 [111]방향으로서의 성장하였음을 알 수 있었다. AFM(atomic force micrscope) data 및 SEM(scanning electron microscope) data를 바탕으로 매우 균질한 박막을 얻었음을 알 수 있었으며, 이때의 자기적 성질 및 전기적 성질은 각각 강자성적인 성질 및 강유전체적인 성향을 나타내었다. 이러한 결과를 가지고 박막증착에 있어서 서로간의 결정구조가 미치는 영향과 다른 경향에 대한 조절이 가능함을 알 수 있었다.
유리 기판위에 dc magnetron sputtering 방법으로 제작한Fe(50 $\AA$)/[Co(17 $\AA$)/Cu(24 $\AA$)]20 다층박막에 관하여 자기저항비의 기저층, 자성층, 비자성층의 증착률 및 열처리 의존성을 살펴보았다. 낮은 base 압력 중에서의 막의 증착은 Co/Cu 계면의 산화를 억제하여 자기저항비를 장가시켰다. 극대 자기저항비를 얻기위해 요구되는 증착률은 Fe는 1$\AA$)/s 이상, Cu는 2.8 $\AA$)/s 이었으며 Co는 증착률이 2 $\AA$/s 보다 높은 경우에 평탄한 자구형성을 이루어 자기적 향비가 높아지는 경향을 보였다. 40$0^{\circ}C$까지의 시료에 대한 역처리는 다층박막의 주기성을 유지한채 더 큰 결정립을 형성시켜 반강자성적으로 결합한 막의 부분이 증가함으로써 자기저항비를 증가시켰다.
조성, 열처리 및 강자성 상하지층이 AgCo 나노입상 합금박막의 거대자기저항과 포화자기장에 미치는 효과에 대하여 연구하였다. 합금박막의 두께가 50nm이하에서는 두께가 감소함에 따라 자기저항이 급격히 감소하고 포화자기장은 증가한다. 합금박막의 Co조성의 증가, 열처리 및 Fe 상하지층의 피복으로 Co입자의 크기 및 밀도의 증가, 표면에서의 스핀전도산란의 감소로 합금박막 두께 감소에 따른 비저항차의 감소 및 포화자기장의 증가를 억제할 수 있었다. 합금박막의 Co조성이 30at.%이고 Fe(30nm)/AgCo(20nm)/Fe(30nm)인 삼층박막의 증착된 상태에서 포화자기장이 약5kOe, 자기저항값이 약 5%이었다. 합금박막의 Co 조성을 40at.%로 증가시키고 30$0^{\circ}C$에서 10분간 열처리한 경우 포화자기장은 약1kOe로 1/5로 줄었으나 자기저항 값은 5.16%로 변화가 없었다.
Aluminum nitride(AlN) is a compound (III-V group) of hexagonal system with a crystal structure. Its Wurzite phase is a very wide band gap semiconductor material. It has not only a high thermal conductivity, a high electrical resistance, a high electrical insulating constant, a high breakdown voltage and an excellent mechanical strength but also stable thermal and chemical characteristics. This study is on the preferred orientation characteristics of AlN thin films by reactive evaporation using $NH_3$. We have manufactured an AlN thin film and then have checked the crystal structure and the preferred orientation by using an X-ray diffractometer and have also observed the microstructure with TEM and AlN chemical structure with FT-IR. We can manufacture an excellent AlN thin film by reactive evaporation using $NH_3$ under 873 K of substrate temperature. The AlN thin film growth is dependent on Al supplying and $NH_3$ has been found to be effective as a source of $N_2$. However, the nuclear structure of AlN did not occur randomly around the substrate a particle of the a-axis orientation in fast growth speed becomes an earlier crystal structure and is shown to have an a-axis preferred orientation. Therefore, reactive evaporation using $NH_3$ is not affected by provided $H_2$ amount and this can be an easy a-axis orientation method.
We present the magnetisation reversal dynamics of epitaxial Fe thin films grown on GaAs(001) and InAs(001) studied as a function of field sweep rate in the range 0.01-160 kOe/s using magneto-optic Kerr effect (MOKE). For 55 and 250 ${\AA}$ Fe/GaAs(001), we find that the hysteresis loop area A follows the scaling relation $A\propto H_{\alpha} \;with\; \alpha=0.03\sim0.05$ at low sweep rates and 0.33~0.40 at high sweep rates. For the 150${\AA}$ Fe/InAs(001) film, $\alpha$is found to be ~0.02 at low sweep rates and ~0.17 at high sweep rates. The differing values of $\alpha$ are attributed to a change of the magnetisation reversal process with increasing sweep rate. Domain wall motion dominates the magnetisation reversal at low sweep rates, but becomes less significant with increasing sweep rate. At high sweep rates, the variation of the dynamic coercivity $H_c{^*}$ is attributed to domain nucleation dominating the reversal process. The results of magnetic relaxation studies for easy-axis reversal are consistent with the sweeping of one or more walls through the entire probed region (~100$\mu m$). Domain images obtained by scanning Kerr microscopy during the easy cubic axis reversal process reveal large area domains separated by zigzag walls.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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