• Journal of Magnetics
• /
• 제21권4호
• /
• pp.491-495
• /
• 2016

We developed an embedded Object-Oriented Micromagnetic Frame (OOMMF) script schemes for more flexible simulations for complex and dynamic mircomagnetic behaviors. The OOMMF can be called from any kind of softwares by system calls, and we can interact with OOMMF by updating the input files for next step from the output files of the previous step of OOMMF. In our scheme, we set initial inputs for OOMMF simulation first, and run OOMMF for ${\Delta}t$ by system calls from any kind of control programs. After executing the OOMMF during ${\Delta}t$, we can obtain magnetization configuration file, and we adjust input parameters, and call OOMMF again for another ${\Delta}t$ running. We showed one example by using scripting embedded OOMMF scheme, tunneling magneto-resistance dependent switching time. We showed the simulation of tunneling magneto-resistance dependent switching process with non-uniform current density using the proposed framework as an example.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.60-60
• /
• 2011

Giant magnetoresistance (GMR), tunneling magnetoresistance (TMR), and magnetic random-access memory (MRAM) are currently active research areas in spintronics. The high magnetoresistance and the high spin polarization (P) of electrons in the ferromagnetic electrodes of tunnel junction or intermediate layers are required. Magnetite, Fe3O4, is predicted to possess as half-metallic nature, P ~ 100% spin polarization, and has a high Curie temperature (TC~850 K). Experiments demonstrated that the P~($80{\pm}5$)%, ~($60{\pm}5$)%, and ~40-55% for epitaxial (111), (110) and (001)-oriented Fe3O4 thin films, respectively. Epitaxial Fe3O4 films may enable us to investigate the effects of half metals on the spin transport without grain-boundary scattering.In addition, it has been reported that the Verwey transition (TV, a first order metal-insulator transition) of 120 K in bulk Fe3O4 is strongly affected by many parameters such as stoichiometry and stress, etc. Here we report that the growth modes, magnetism and transport properties of Fe3O4 thin films were strongly dependent on the oxygen pressure during film growth. The average roughness decreases from 1.021 to 0.263 nm for the oxygen pressure increase from $2.3{\times}10-7$ to $8.2{\times}10^{-6}$ Torr, respectively. The 120 K Verwey transition in Fe3O4 was disappeared for the sample grown under high oxygen pressure.

• Journal of Magnetics
• /
• 제2권3호
• /
• pp.96-100
• /
• 1997

A spin valve structure of NiO(40 nm)/Co(2 nm)/Cu(2.6 nm)/Co(x nm)/Ta(5 nm) has been investigated for the application of magnetic random access memory (MRAM). The spin valve structure exhibited very large difference in the coercivities between pinned and free layers, a relatively high GMR ratio, and a low free layer coercivity. The spin valves were prepared by sputtering and were characterized by dc 4-point probe, and VSM. The spin valves with combined free layer exhibited a maximun GMR ratio of 10.4% with a free layer coercivity of about 82 Oe. The spin valves with a single 10 nm thick a-CoNbZr free layer exhibited a GMR ratio of about 4.3% with a free layer coercivity of about 12 Oe. The GMR ratio of the spin valves increased by addition of Co between Cu and a-CoNbZr. It has been confirmed that the coercivity of free layer can be decreased by increasing the thickness of a-CoNbZr. It has been confirmed that the coercivity of free layer can be decreased by increasing the thickness of a-CoNbZr layer without losing the GMR ratio substantially, which was mainly due to high resistivity of the amorphous "layers".

• 한국재료학회지
• /
• 제11권10호
• /
• pp.900-906
• /
• 2001

We prepared tunnel magnetoresistance(TMR) devices of Ta($50\AA$)/NiFe($50\AA$)/IrMn(150$\AA$)/CoFe($50\AA$)/Al ($13\AA$)-O/CoFe($40\AA$)/NiFe($400\AA$)/Ta(50$\AA$) structure which has 100$\times$100 $\mu\textrm{m}^2$ junction area on $2.5\Times2.5 cm^{2}$ $Si/SiO_2$ ($1000\AA$) substrates by a inductively coupled plasma(ICP) magnetron sputter. We fabricated the insulating layer using a ICP plasma oxidation method by varying oxidation time from 80 sec to 360 sec, and measured resistances and magnetoresistance(MR) ratios of TMR devices. We used a high resolution transmission electron microscope(HRTEM) to investigate microstructural evolution of insulating layer. The average resistance of devices increased from 16.38 $\Omega$ to 1018 $\Omega$ while MR ratio decreased from 30.31 %(25.18 %) to 15.01 %(14.97 %) as oxidation time increased from 80 sec to 360 sec. The values in brackets are calculated values considering geometry effect. By comparing cross-sectional TEM images of 220 sec and 360 sec-oxidation time, we found that insulating layer of 360 sec-oxidized was 30 % and 40% greater than that of 150 sec-oxidized in thickness and thickness variation, respectively. Therefore, we assumed that increase of thickness variation with oxidation time is major reason of MR decrease. The resistance of 80 sec-oxidized specimen was 160 k$\Omega$$\mu\textrm{m}^2$ which is appropriate for industrial needs of magnetic random access memory(MRAM) application.

• 한국자기학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.47-51
• /
• 2015

이 연구에서는 DC스퍼터링(DC Magnetron Sputtering)방식으로 제작 된 MgO 터널 장벽층을 갖는 자기터널접합을 급속 열처리 방식(Rapid Thermal Annealing)을 이용하여 열처리 공정 중의 구조적, 조성적 변화 및 스핀 수송 특성의 변화를 연구하였다. 본 연구를 통하여 급속 열처리 방식이 기존 일반적인 열처리 방식에 비하여 높은 터널링자기저항비를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 열처리 시간의 단축을 통하여 Mn, Ta, Ru 등의 내부물질의 인접한 층으로의 확산을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 유의미한 데이터를 수집하기 위하여 다양한 열처리 온도 조건과 시간조건에서 급속 열처리를 실시 한 후 자기 터널 접합의 전, 자기적 특성을 관찰하였다. 이러한 특성 변화는 향후 보다 우수하고 안정적인 자기적 특성과 열적 안정성을 갖는 자기터널접합 제작을 위해 다양하게 응용될 수 있다고 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.370.1-370.1
• /
• 2014

Giant magnetoresistance (GMR), tunneling magnetoresistance (TMR), and magnetic random-access memory (MRAM) are currently active areas of research. Magnetite, Fe3O4, is predicted to possess as half-metallic nature, ~100% spin polarization (P), and has a high Curie temperature (TC~850 K). On the other hand, Spinel ferrite CoFe2O4 has been widely studies for various applications such as magnetorestrictive sensors, microwave devices, biomolecular drug delivery, and electronic devices, due to its large magnetocrystalline anisotropy, chemical stability, and unique nonlinear spin-wave properties. Here we have investigated the magneto-transport properties of epitaxial CoxFe3-xO4 thin films. The epitaxial CoxFe3-xO4 (x=0; 0.4; 0.6; 1) thin films were successfully grown on MgO (100) substrate by molecular beam epitaxy (MBE). The quality of the films during growth was monitored by reflection high electron energy diffraction (RHEED). From temperature dependent resistivity measurement, we observed that the Werwey transition (1st order metal-insulator transition) temperature increased with increasing x and the resistivity of film also increased with the increasing x up to $1.6{\Omega}-cm$ for x=1. The magnetoresistance (MR) was measured with magnetic field applied perpendicular to film. A negative transverse MR was disappeared with x=0.6 and 1. Anomalous Hall data will be discussed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.306.2-306.2
• /
• 2014

전자기기의 휴대성과 이동성이 강조되고 있는 현대사회에서 비휘발성 메모리는 메모리 산업에 있어 매우 매력적인 동시에 커다란 잠재성을 지닌다. 이미 공정의 한계에 부딪힌 Flash 메모리를 대신하여 10nm 이하의 공정이 가능한 상변화 메모리(Phase-Change Memory, PRAM), 스핀 주입 자화 반전 메모리(Spin Transfer Torque-Magnetic RAM, STT-MRAM), 저항 변화 메모리(Resistive Random Access Memory, ReRAM)가 차세대 비휘발성 메모리 후보로서 거론되고 있으며, 그 중에서도 ReRAM은 빠른 속도와 낮은 소비 전력, CMOS 공정 호환성, 그리고 비교적 단순한 3차원 적층 구조의 특성으로 인해 활발히 연구되고 있다. 특히 최근에는 질화물 또는 질소를 도핑한 산화물을 저항변화 물질로 사용하는 ReRAM이 보고되고 있는데, 이들은 동작전압이 낮을 뿐만 아니라 저항 변화(Resistive Switching, RS) 과정에서 일어나는 계면 산화를 방지할 수 있으므로 ReRAM의 저항 변화 재료로서 각광받고 있다. 그러나 Cell 단위의 ReRAM 소자를 Crossbar Array 구조에 적용시켰을 때 주변 Cell과의 저항 상태 차이로 인해 전류가 낮은 저항 상태(LRS)의 Cell로 흘러 의도치 않은 동작을 야기한다. 이와 같이 누설 전류(Leakage Current)로 인한 상호간의 간섭이 일어나는 Cross-talk 현상이 존재하며, 공정의 간소화와 집적도를 유지하면서 이 문제를 해결하는 것은 실용화하기에 앞서 매우 중요한 문제이다. 따라서, 본 논문에서는 Read 동작 시 발생하는 Cell과 Cell 사이의 Cross-talk 문제를 해결하기 위해 자가 정류 특성(Self-Rectifying)을 가지는 실리콘 질화물/알루미늄 질화물 이중층(Si3N4/AlN Bi-layer)으로 구성된 ReRAM 소자 구조를 제안하였으며, Sputtering 방법을 이용하여 제안된 소자를 제작하였다. 전압-전류 특성 실험결과, 제안된 구조에 대한 에너지 밴드 다이어그램 시뮬레이션 결과와 동일하게 Positive Bias 영역에서 자가 정류 특성을 획득하였고, 결과적으로 Read 동작 시 발생하는 Cross-talk 현상을 차단할 수 있는 결과를 확보하였다.

• 한국자기학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.124-127
• /
• 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
• /
• 제23권4호
• /
• pp.122-125
• /
• 2013

비정질 합금인 CoSiB과 비자성체 Pd을 이용하여 CoSiB/Pd 다층박막을 제작하고, 그 자기적인 특성을 분석하였다. $[CoSiB\;t_{CoSiB}/Pd\;1.3nm]_5$ 다층박막을 $t_{CoSiB}$ = 0.1~0.6 nm의 범위로 제작하였고, 동일한 방법으로 $[CoSiB\;0.3nm/Pd\;t_{Pd}]_5$ 다층박막을 $t_{Pd}$ = 1.0~1.6 nm의 범위로 제작하여 두께에 따른 자기이방성과 포화자화도를 측정하였다. CoSiB 두께가 증함에 따라 포화자화도가 증가하는 경향을 보였는데, 특히 CoSiB의 두께가 0.2~0.3 nm 일 때 포화자화도가 급격하게 증가하였다. 보자력은 두께 0.2 nm 에서 최대값을 보이다가 두께가 증가함에 따라 점차 감소하는 것을 확인하였다. Pd의 두께 변화 실험에서는 포화자화도는 1.1~1.2 nm 구간에서 약간 감소하다가 1.3 nm 이후 점차 증가하였으며, 보자력은 포화자화도에 비해 확연한 규칙성을 보이지 않았으나, 전체적으로 Pd의 두께가 증가함에 따라 값이 감소하는 것을 알 수 있었다.