Magnetic tunnel junctions은 최근 자기저항용 재료나 MRAM용 소자로 사용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Magnetic tunnel junction을 저자계, 저전력용 소자로 사용되기 위해서는, 작은 switching field 값과 uniform한 switching field 분포를 가져야 한다. Micromagnetic simulation을 통하여 free layer의 두께와 포화 자화 값이 감소함에 따라서 switching field가 감소함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 얇은 free layer를 사용하여 magnetic tunnel junction을 제조하고, 얇은 free layer가 자기저항에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. (중략)
The switching characteristics and the magnetization-flop behavior in magnetic tunnel junctions exchange biased by synthetic antiferromagnets (SyAFs) are investigated by using a computer simulations based on a single-domain multilayer model. The bias field acting on the free layer is found to be sensitive to the thickness of neighboring layers, and the thickness dependence of the bias field is greater at smaller cell dimensions due to larger magnetostatic interactions. The resistance to magnetization flop increases with decreasing cell size due to increased shape anisotropy. When the cell dimensions are small and the synthetic antiferromagnet is weakly, or not pinned, the magnetization directions of the two layers sandwiching the insulating layer are aligned antiparallel due to a strong magnetostatic interaction, resulting in an abnormal magneto resistance (MR) change from the high-MR state to zero, irrespective of the direction of the free-layer switching. The threshold field for magnetization-flop is found to increase linearly with increasing antiferromagnetic exchange coupling in the synthetic antiferromagnet. Irrespective of the magnetic parameters and cell sizes, magnetization flop does not exist near zero applied field, indicating that magnetization flop is driven by the Zeeman energy.
Wind tunnel pressure measurements and numerical simulations based on the Reynolds Stress Model (RSM) are compared with full and model scale data in the flow area of impingement, separation and wake for $60^{\circ}$ and $90^{\circ}$ wind azimuth angles. The phase averaged fluctuating pressures simulated by the RSM model are combined with modelling of the small scale, random pressure field to produce the total, instantaneous pressures. Time averaged, rsm and peak pressure coefficients are consequently calculated. This numerical approach predicts slightly better the pressure field on the roof of the TTU (Texas Tech University) building when compared to the wind tunnel experimental results. However, it shows a deviation from both experimental data sets in the impingement and wake regions. The limitations of the RSM model in resolving the intermittent flow field associated with the corner vortex formation are discussed. Also, correlations between the largest roof suctions and the corner vortex "switching phenomena" are observed. It is inferred that the intermittency and short duration of this vortex switching might be related to both the wind tunnel and numerical simulation under-prediction of the peak roof suctions for oblique wind directions.
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.
The effects of the magnetic property variation on current-induced magnetization switching in magnetic tunnel junction with perpendicular magnetic anistoropy (PMA) and the soft magnetic polarization-enhancement layers (PELs) inserted between the layers with PMA and the MgO layer was studied. A micromatnetic model was used to estimate the switching time of the free layer by different applied current densities, with changing saturation magnetization ($M_s$) of the PELs, interlayer exchange coupling between PMA layers and PELs. The switching time could be significantly reduced at low current densities, by increasing $M_s$ of PELs and decreasing interlayer exchange coupling.
1개의 터널 다이오우드(TD)의 稱特性을 커어브 트레서로부터 2개의 指數項을 합으로 나타내어 電子計算機에 의해 TC對特性을 플롯한 결과 理論値의 2%이내의 오차로 近似시킬 수 있었다. 이와 같이 구한 對特性을 이용하여 MV(멀티바이브레이터)트리거作動을 形式的으로 잘 說明할 수 있었으며 安定特性을 區間直線法에 의해서 解析한 結果는 實驗値와 잘 일치함을 알았다.
본 논문에서는 새로운 스위칭 방식인 LFS (Local Field Switching)을 이용하여 설계한 128비트 MRAM (Magnetoresistive Random Access Memo교)에 대해 기술하였다. LFS 방식은 MTJ (Magnetic Tunnel Junction)를 직접 통과해 흐르는 전류에 의해 형성되는 국소 자기장을 이용하여 MTJ의 극성을 변환시킨다. 이 방식은 MTJ와 전류의 거리가 가깝기 때문에 작은 전류로도 충분히 큰 자기장을 형성하므로 writing current가 적어도 된다. 또한 Digit Line이 없어도 되므로 half select disturbance가 발생하지 않아 기존 MTJ를 이용한 방식에 비해 셀 선택도가 우수하다. 설계한 MRAM은 IT(트랜지스터)-1MTJ의 메모리 셀 구조를 가지며 양방향 write driver와 mid-point reference cell block, current mode sense amplifier를 사용한다. 그리고 MTJ 공정 없이 회로 동작을 확인하기 위해 LFS-MTJ cell을 CMOS emulation cell로 대체하였다. 설계한 회로를 6 metal을 사용하는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현하였고 제작된 chip을 custom board 상에서 테스트하여 동작을 확인하였다.
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.
The present work is concerned with the switching conduction characteristics of PI LB films in metal insulator metal sandwiches. By applying various DC voltage bias to MIM junctions, conduction characteristics of junctions can be changed between the high-voltage low-current(off) condition, the low-voltage high-current (on) condition and the medium(mid) condition. Switching conduction characteristics can be also observed in MIM junctions employing some aromatic compounds as insulators. Switching conduction characteristics is assumed to be owing to the existence of aromatic rings, space charge in films, impurities on metal-insulator interface, and difference in work functions of base and top electrodes metal. To study the conduction process of on, off, and mid conductions, we measured I-V, d$^{2}$V/d I$^{2}$-V characteristics of junctions with several different top electrodes under various temperatures. Small conductance changes of junctions can be measured by observing the second derivative, d$^{2}$V/dI$^{2}$, of I-V curve. A dynamical technique is used to get the second derivatives. That is, a finite modulation of the current is applied to the junctions and the second harmonic of the voltage is detected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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