• 한국자기학회지
• /
• 제10권5호
• /
• pp.196-202
• /
• 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
• /
• 제10권5호
• /
• pp.203-209
• /
• 2000

Synthetic antiferromagnet CoFe/Ru/CoFe/FeMn을 사용하고 자유층으로 NiFe/CoFe 이중 층을 사용한 top스핀밸브 구조를 dc magnetron 방식으로 제조하여, 자유층과 구속층의 두께변화에 따른 자기적 특성과 interlayer coupling field티 변화를 조사하였다 Si/Ta(50 $\AA$)/NiFe(x $\AA$)/CoFe(y $\AA$)/Cu(26 $\AA$)/CoFe(30 $\AA$)/Ri(7 $\AA$)/CoFe(15 $\AA$)/FeMn(100 $\AA$)/Ta(50 $\AA$) top synthetic 스핀밸브 시료에서 자유층의 두께 감소에 따른 interlayer coupling field를 조사한 결과 interlayer coupling field가 증가하였으며, 이것은 Neel 모델에 의한 정자기 교환결합에 기인하는 것으로 설명하였다. Top synthetic 스핀 밸브에서 Cu에 인접한 자성층(Pl)과 FeMn에 인접한 자성층(P2) 두께 차이에 따른 interlayer coupling field 의 의존성을 조사한 결과 $t_{P1}$> $t^{P2}$ 일 경우 interlayer coupling field(층간 교환 결합력 세기)는 기존 스핀 밸브에서 적용한 Kools이 제시한 modified Nel 모델에 잘 부합되나, $t_{P1}$ $\leq$ $t_{P2}$ 인 경우 모델과 부합되지 않음으로 새로운 모델이 필요함을 확인하였다 Cu 두께에 변화에 따른 층간 교환 결합력 세기 의존성을 조사한 결과 Cu 두께를 32 $\AA$으로 증가시 층간 교환결합력 세기는 10 Oe 이하로 감소하였다.감소하였다.다.

• 한국자기학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.156-161
• /
• 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
• /
• 제17권4호
• /
• pp.172-177
• /
• 2007

셀(cell) 단위의 생체분자의 자성특성 검출을 위한 거대자기저항-스핀밸브(giant magnetoresistance-spin valves; GMR-SV) 바이오센서로서 미세 패턴된 모양에 따라 길이 방향과 폭 방향 용이축에 의존하는 자기저항 특성을 연구하였다. 바이오센서(biosensor)로서 사용할 스핀밸브 다층구조는 glass/NiO/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/NiFe 이었다. 자성 다층박막의 일축이방성을 만들기 위해 증착시와 소자 패턴닝 후 진공 열처리를 $200^{\circ}C$에서 300 Oe 정도 외부자기장을 인가하였다. 형상자기이방성 효과를 고려하여 광 리소그래피 과정으로 얻은 미세 활성영역 패턴 사이즈는 $2{\times}5{\mu}m^2$로 정하였다. 2단자법으로 길이방향의 센싱전류와 폭 방향의 고정층의 용이축 방향 각도에 의존하는 자장민감도의 변화는 바이오센서 소자로서 활용에 중요한 요인임을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제28권5호
• /
• pp.421-426
• /
• 2008

스핀밸브 GMR(giant magnetoresistance) 구조를 갖는 Ta/NiFe/CoFe/Cu/NiFe/IrMn/Ta재료의 자유층에 의한 PHR (planar hall resistance) 특성을 이용한 자기 바이오센서를 제작하였다. PHR 소자는 사진식각 및 건식에칭 공정을 통하여 마이크로 사이즈로 제작되었다. 직경이 $2.8\;{\mu}m$인 단일 자기비드가 있는 경우와 자기비드가 없는 경우 자기장의 세기에 다른 PHR 신호를 측정하였으며, 직경이 $2.8\;{\mu}m$인 단일 자기비드 측정에 성공하였다. 따라서 본 연구에서 제작한 PHR센서는 자기비드 입자의 유무에 따른 출력 특성의 차이를 이용하여 단일 자기비드 측정이 가능한 고분해능 자기 바이오센서에 응용될 수 있다.

• 한국자기학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.16-21
• /
• 2015

광 리소그래피 공정을 이용하여 GMR-SV(Giant magnetoresistance-Spin valve) 다층박막 위에 마이크로 크기의 바이오센서용 소자와 코일-채널을 적층으로 각각 제작하였다. 직경 $1{\mu}m$ 크기인 여러 개의 자성비드가 결합된 적혈구가 마이크로 채널로 지나갈 때 코일에 인가하는 AC 신호로 정지 또는 통과하는 적혈구 움직임을 조절하였다. GMR-SV 소자 위에 포획된 적혈구-자성비드가 갖는 미세자기장은 자기저항비를 변화시켜 검출용 출력신호 특성으로 나타났다. 이것을 이용하여 자성비드를 결합한 적혈구의 막 변형에 따른 운동 특성을 분석하는 바이오센서로 활용할 수 있음을 보여주었다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제9권5호
• /
• pp.486-492
• /
• 1999

본 실험에서는 D.C magnetron sputtering을 사용하여 Mn-Ir/Ni-Fe/buffer/Si 다층박막의 교환결합 자계와 보자력에 영향을 주는 인자를 미세구조의 관점에서 분석하였다. (111) 우선방위에 상관없이 모든 시편에서 155 Oe 이상의 교환결합 자계가 발생하였다. Mn-Ir/Ni-Fe 의 계면에서 Mn-Ir의 결정립 크기와 게면 거칠기가 Mn-Ir/Ni-Fe 다층박막의 교환결합 자계와 보자력에 가장 많은 영향을 주는 것을 알 수 있었다. Mn-Ir/Ni-Fe/Cu/Ni-Fe/buffer/Si spin-valve 다층박막에서 각 층의 두께와 하지층에 따른 자기저항비와 coulping field을 분석하였다. Mn-Ir(10 nm)/Ni-Fe(7.5 nm)/Cu(2 nm)Ni-Fe(6 nm)/Ta (5 nm)/Si에서 최대 자기저항비가 발생하였다. 강자성체의 결정립 크기가 거대자기저항비에 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 그리고 계면 거칠기와 강자성체의 결정립 크기가 coulping field 에 많은 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제9권6호
• /
• pp.291-295
• /
• 1999

IrMn을 반강자성체로 사용하고 순수한 Al을 자연산화시켜서 제작한 Al203를 절연층으로 사용한 spin-valve 형태의 NiFe/Co/Al2O3/Co/IrMn 터널링 접합의 자기저항효과를 조사하였다. IrMn의 두께가 약 100$\AA$이상일 경우 강자성체와의 교환상호작용이 발생하기 때문에 NiFe(183$\AA$)/Co(17$\AA$)/Al-oxide(16$\AA$)IrMn(100$\AA$) 터널링 접합에서 자기저항효과가 관찰되며 TMR비(%)는 $\pm$20 Oe의 인가자장에서 10% 이상의 값을 갖는다. 하부 자성층인 NiFe/Co의 길이방향으로 수행한 자장 중 열처리에 의해 저항은 다소 감소하고 TMR비(%)는 열처리온도에 따라 증가하여 20$0^{\circ}C$에서 23%의 최대값을 갖는다. 자성층의 폭을 변호시켜 접합면적을 달리한 시료의 TMR비(%)는 접합면적이 증가할수록 증가하고 저항은 감소한다.

• 한국자기학회지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.98-103
• /
• 1999

DC, RF 스퍼터링 방법으로 제조한 glass/Ta/NiFeI/CoI(t)/Cu/CoII(3/4 t)/NiFeII/FeMn 스핀밸브구조에서 아르곤(Ar)가스압력과 코발트(Co)층의 두께에 변화를 주어 보자력(Hc)과 교환이방성자계(Hex) 그리고 자기저항변화율(MR)에 대해 연구하였다. 아르곤가스 압력에 대한 보자력은 4mTorr에서 2.8Oe로 가장 작았으며 교환이방성자계는 6mTorr에서 약 50.0Oe, 자기저항변화율은 10mTorr에서 5.3%를 얻을 수 있었다. 또한 코발트층의 두께변화에 대한 보자력은 코발트층(CoI)의 두께가 40$\AA$일 때 3.0Oe, 교환이방성자계는 13$\AA$두께에서 65.9Oe 그리고 자기저항변화율은 27$\AA$과 34$\AA$의 두께에서 4.7%를 얻을 수 있었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제9권6호
• /
• pp.301-305
• /
• 1999

보자력의 차이는 나타내는 NiFe(60$\AA$)/Co(5$\AA$) 두 자성층으로 구성된 NiFe(60$\AA$)/Co(5$\AA$)/Cu(40~60$\AA$)/Co(30$\AA$) 스핀밸브 박막을 일반적인 사진식각 공정을 사용하여 $\mu\textrm{m}$크기의 자기저항 메모리 셀로 패턴하고, 형상자기이방성이 자기저항 메모리 셀의 스위칭 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 자기저항 메모리 셀의 출력 및 스위칭 특성은 셀의 크기에 따라 1mA의 일정한 전류와 30 Oe 이내의 스위칭 자장에서 수 ~ 수십 mV의 출력 전압을 나타내었다. 특히, NiFe/Co/Cu/Co 스핀밸브 박막의 증착시 기판에 의해 유도된 결정성에 의한 일축자기이방성과 스핀밸브 박막을 직사각형 형태의 셀로 패턴할 때 부가되는 형상자기이방성의 크기 및 방향을 적절히 조절함으로써, 메모리 셀을 구성하는 NiFe/Co 층의 스위칭 자장을 약 1/3로 감소시킬 수 있었으며, 이는 자기저항 메모리 셀의 크기가 서브마이크론 범위로 감소될 때 발생하는 스위칭 자장의 증가 문제를 해결하는 데 도움이 될 것으로 사료된다.