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문제 정의
- 본 연구에서는 수직자 기이방성을 갖는 다층 박막으로 구성된 스핀理브 구조의 자기 저항효과에 대한 실험을 수행하였다. 이를 위하여 1) 충의 두께, 2) 비자성충의 조성, 3) 비자성 층과 고정충 사이에 Co충을 삽입 여부, 그리고 4) 고정층과 자유층을 이루는 다층박막의 반복층수에 따른 자기저항효과의 의존성을 관찰하였다.
제안 방법
- 고정충 사이에 Co충을 삽입 여부, 그리고 4) 고정층과 자유층을 이루는 다층박막의 반복층수에 따른 자기저항효과의 의존성을 관찰하였다. 이를 위하여 각각의 경우에 대한 자기 저항 비 , 교환 바이어스, 31리고보 자력 (coercivity, 瓦)읖 측정하였다.
- 5 mm 크기의 코닝 1737 글래스 기판 위에 실온에서 증착하여 제작하였다. 기판의 불순물을 제거하기 위하여 아세톤, 에탄올, 증류수의 순서로 초윾파 세척기에서 세척하였으며, 다층박막 증착 시 일정한 형태를 유지하기 위하여 제작된 금속 마스크를 사용하여 증착하였다. 증착 시 호기 진공도는 3.
- 수직자기이방성을 갖는 Pd/Co 다층박막으로 구성된 수직 스핀 밸브 구조에서 자기적 특성을 관찰하였다. 비자성층의 조성, 다층박막의 반복층수, Co층의 삽입 등의 구조를 변화시키면서 최대의 자기 저항비를 얻는 최적 조건을 찾았다.
- 11 nm/s 범위에서 증착하였다.이와 같이 제작된 시료는 수직 자기이방성에 대한 교환 바이어스와 보자벽를 측정하기 위해 4-탐침법 장비를 이용하여 EHE(cxtraordinary hall cf任ct)와 자기 저항을 즉정하였다[8, 이. 이렇게 측정된 곡선을 통하여 교환 바이어스와 보자력의 변화를 관찰하였다.
- 이를 위하여 1) 충의 두께, 2) 비자성충의 조성, 3) 비자성 층과 고정충 사이에 Co충을 삽입 여부, 그리고 4) 고정층과 자유층을 이루는 다층박막의 반복층수에 따른 자기저항효과의 의존성을 관찰하였다. 이를 위하여 각각의 경우에 대한 자기 저항 비 , 교환 바이어스, 31리고보 자력 (coercivity, 瓦)읖 측정하였다.
대상 데이터
- Ta/lFd/C미v/SL/TPd/C이, 財FeMiVTa 구조의 다층박막은 3인치 DC 마그네트론스퍼터링 시스템을 사용하여 1.5 mmX 1.5 mm 크기의 코닝 1737 글래스 기판 위에 실온에서 증착하여 제작하였다. 기판의 불순물을 제거하기 위하여 아세톤, 에탄올, 증류수의 순서로 초윾파 세척기에서 세척하였으며, 다층박막 증착 시 일정한 형태를 유지하기 위하여 제작된 금속 마스크를 사용하여 증착하였다.
- 2는 비자 성층과 고정층 사이에 Co를 삽입한 경우의 자기 성질을 보여준다. 시료의 조성은 각각(a) Ta(2.lnm)/[P d(o.61)/Co(o.23)] 5/P d(t)/Co(o.23)/[P d(o.6i/Co(o.23)] 5/F eMn(io.6)/Tae2.1) 와 (b) Ta(2.1 nm/[Pd(0.61)/CO(0.23)]4/Cu(t)/CO(0.23)/[Pd(0.61)/CO(0.23)]4/ FeMnoe/T%」)이다. Co층의 삽입 여부와 무관하게, 교환 바이어스와 보자력에는 별다른 변화가 관찰되지 않았다.
이론/모형
- 11 nm/s 범위에서 증착하였다.이와 같이 제작된 시료는 수직 자기이방성에 대한 교환 바이어스와 보자벽를 측정하기 위해 4-탐침법 장비를 이용하여 EHE(cxtraordinary hall cf任ct)와 자기 저항을 즉정하였다[8, 이. 이렇게 측정된 곡선을 통하여 교환 바이어스와 보자력의 변화를 관찰하였다.
성능/효과
- 비자성층의 조성, 다층박막의 반복층수, Co층의 삽입 등의 구조를 변화시키면서 최대의 자기 저항비를 얻는 최적 조건을 찾았다. 최대의 자기 저항 비를 보이는 시료의 구조는 1) 비자 성층으로 Cu 사용, 2) 자유층의 반복회수 4회, 3) 고정층의 반복 회수 2회, 4) Cu 층과 고정층 사이에 십-입된 Co층의 두께가 0.62 nm 또는 1.01 nm인 경우이다. 이때 자기 저항비의 최대 값 7.
- 1(a)는 비자 성층이 Pd로 구성된 시료의 자기적 특성을 보여준다. 교환 바이어스와 보자력은 모두 Pd층의 두께가 증가함에 따라 증가하다가 특정 두께 이후부터는 일정한 값으로 수렴하였다. 교환바^]어스는 0.
- 이 두께에서 교환 바이어스와 고정층의 보자력은 각각 320 Oe와 634 Oe로, 이 또한 최대값을 나타냈다. 또한, 이 두께에서 자유층과 고정층 사이의 상호작용력은 최소 값 5 Oe을나타냈고, 자유층의 보자력은 363 Oe로 최대값을 나타냈다. 이는 Cu/Pd 다층박막 사이에 Co를 삽입함2로써 shunting 효과의 감소 및 스핀산란의 증가가 발생하였고, 이에 따라 고정층과 자유층의 독립성이 유지되어 자기 저항비가 증가한 것으로 사료된다.
- 3(b)는 반복층수 A에 따른 자기 저항비, 교환 바이어스, 그리고 보자력의 변화를 보여준다. 반복층수 N이 2에서 5로 증가함에 따라, 교환 바이어스는 550Oe에서 300 Oe로 감소하였고, 보자력은 350Oe에서 710 (北로 증가하였다. 보자력의 증가는 Pd/Co 다층박막이 이루는 계면의 수가 증가함으로써, 수직자 기이방성이 증가하였고, 결과적으로 각 다층박막의 보자력이 증가하였다고 이해할 수 있다.
- 반복층수 N이 2에서 5로 증가함에 따라, 교환 바이어스는 550Oe에서 300 Oe로 감소하였고, 보자력은 350Oe에서 710 (北로 증가하였다. 보자력의 증가는 Pd/Co 다층박막이 이루는 계면의 수가 증가함으로써, 수직자 기이방성이 증가하였고, 결과적으로 각 다층박막의 보자력이 증가하였다고 이해할 수 있다. 또한, 이로 인하여 고정층의 교환 바이어스가 감소한 것으로 사료된다.
- 비자 성층이 Pd인 경우 자기 저항비는 0.8 nm 두께에서 0.8 % 의 최대값을 나타냈으며, 비자 성층이 Cu의 경우 자기 저항 비는 전체적点- 1.2% 이상의 일정한 값을 나타냈다. 비자성 층이 Pd인 경우 그 위로 증착된 Co/Pd 다층박막의 Pd층과 같은 물질이기 때문에, 높은 shunting 효과에 의하여 자기저항 비가 Cu의 경우보다 작게 나타난 것2로 사료된다.
- 구조에서 자기적 특성을 관찰하였다. 비자성층의 조성, 다층박막의 반복층수, Co층의 삽입 등의 구조를 변화시키면서 최대의 자기 저항비를 얻는 최적 조건을 찾았다. 최대의 자기 저항 비를 보이는 시료의 구조는 1) 비자 성층으로 Cu 사용, 2) 자유층의 반복회수 4회, 3) 고정층의 반복 회수 2회, 4) Cu 층과 고정층 사이에 십-입된 Co층의 두께가 0.
- 삽입된 그림은 Co층의 두께에 따른 자기 저항비를 보여준다. 삽입된 Co층의 두께가 증가함에 따라 고정층과 자유 층 사이의 상호작용력은 16(北에서 45 0e로 증가하였으며 , 자유층의 보자력에는 큰 변화가 없었다. 반면 고정층의 교환 바이어스는 744Oe에서 480 (北로 감소하였고, 고정층의 보자력은 476 Oe에서 380 Oe로 서서히 감소하였다.
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