[보고서]불균일 자기장 이용 자벽이동 메모리 소자에 관한 연구

보고서 정보

주관연구기관

인하대학교 산학협력단
InHa University

보고서유형

1단계보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2011-09

과제시작연도

2010

주관부처

교육과학기술부
Ministry of Education and Science Technology(MEST)

등록번호

TRKO201300012694

과제고유번호

1345122137

사업명

미래기반기술개발

DB 구축일자

2013-08-26

키워드

자기장 인가 자벽이동.전류인가 자벽이동.스핀전달토크.비휘발성 메모리.스핀트로닉스.거대자기저항.터널링 자기저항.수직자기 이방성.미세 자기 동역학.Field driven domain wall motion.Current induced domain wall motion.tunneling magneto-resistance.non-volatile memory.spintronics.giant magneto-resistance.spin transfer torque.perpendicular magnetic anisotropy.micromagnetics.

DOI

https://doi.org/10.23000/TRKO201300012694

표 기울기가 다른 모양의 패드 (좌)와 그에 따른 나노선이 각 위치에서 받는 자기장 (우)의 크기
표 패드 간격에 따른 자기장의 크기의 변화의 log-log plot.
표 1/x함수 모양을 가진 패드(좌)와 그에 따른 나노선이 각 위치에서 받는 자기장(우)의 크기
표 불균일 자기장 형성을 위한 자기장 패트의 구조
표 강자성 물질에 따른 누설 자기장의 세기
표 강자성 패드의 두께에 따른 누설 자기장 세기
표 포화자화가 다른 물질에 따른 누설 자기장의 불균일성(좌)과 CoFe 강자성 패드 두께에 따른 자기장 불균일성(우)
표 다양한 H /L 값에 대한 자벽의 이동 위치와 속도
표 강자성체의 포화자화량 Ms 의 변화에 따른 자벽의 위치 및 이동 속도의 변화
표 Gilbert 감쇄 상수 α의 변화에 따른 자벽의 위치 및 속도
표 불균일 자기장 생성 패드와 강자성 나노선
표 200MHz-30mT 크기의 AC 자기장에서 불균일 자기장 생성 강자성 패드에 의한 자화의 세기
표 (a) Si/SiO2(100 nm)/ER(100 nm)의 E-beam writing. (b) Si/SiO2(100 nm)/LOR(100 nm)/ER(50 nm) 의 E-beam writing한 SEM Image
표 선폭이 600 nm 인 NiFe 나노선의 AFM 이미지
표 Positive 공정으로 제작된 불균일 자기장 형성을 위한 기울기를 가진 NiFe pad 와 나노선의 AFM 이미지
표 그림 16(a). Si/SiO2(100 nm)/ER(100 nm)의 E-beam writing후의 폭 120 nm와 (b) 200 nm NiFe 나노선의 SEM Image
표 negative 공정으로 제작된 불균일 자기장 형성을 위한 기울기를 가진 강자성(NiFe) 패드와 나노선의 AFM 이미지
표 (a). align-mark 설계 이미지. (b). microscope으로 본 aling-mark 이미지
표 (a). 100 nm 나노선의 설계 이미지. (b). microscope으로 본 나노선 이미지
표 (a). LOR과 ER의 두께를 조정하기 전 증착 시 생성된 rabbit -ear. (b). ER 두께 150 nm 이상으로 조정한 후 증착된 나노선
표 (a), (b). 나노선과 연결된 Pt 전극
표 (c). 나노선의 머리와 꼬리 부분이 연결된 전극의 설계 이미지와 (d). Pt 증착 후 lift-off 전의 나노선과 전극 패턴. 전극 양쪽에 나노선의 머리와 꼬리 부분의 SEM　이미지
표 (a). 나노선을 사이에 둔 gradient -pad 설계 이미지. (b). 불균일 자기장에 의한 자벽이동 소자 제작을 위한 최종 설계 이미지
표 (a). align-mark 설계 이미지와 (b). align-mark SEM 이미지
표 (a) 선폭 100 nm 나노선의 설계 이미지와 (b) SEM 이미지
표 강자성 나노선 & 패드의 단면 구조
표 (a). 나노선을 사이에 둔 gradient-pad 설계 이미지. (b). microscope로 본 ‘nanowire & gradient-pad’ 이미지
표 (a). ‘align-mark & nanowire & gradient-pad & Ti/Au electrode’ 설계 이미지와 (b) SEM 이미지
표 (d). 최종 제작된 ‘불균일 자기장 자벽 이동 메모리 소자‘ 와 (c) Ti/Au 전극과 연결된 강자성 나노선 머리 부분 (e) Ti/Au 전극과 연결된 강자성 나노선 꼬리 부분’의 SEM image
표 무반사 코팅된 기판과 그 기판에서와 나노선에서 각각 반사된 레이저 광선들을 나타낸 모식도
표 각기 다른 반사율을 가지는 기판에 대한 MOKE 신호의 나노선 너비 의존도
표 각기 다른 반사율을 가지는 기판에 대한 MOKE 신호의 입사 광선 스폿 크기의 의존도.
표 나노선의 너비와 빔의 반경에 따른 규격화된 MOKE를 기판의 반사율이
표 무반사 코팅에 이용된 물질에 대한 계산된 굴절율과 두께
표 MOKE 측정 장비 개략도 polarizer와 analyzer를 제거하면 시료의 반사율을 측정할 수 있다.
표 MOKE 측정 장비 구성도
표 시료를 한 방향으로 움직여 얻은 위치에 따른 반사율의 미분한 결과.
표 MOKE 측정을 위해서 사용하는 제어 프로그램
표 Py(8 nm)/Cu(2.2 nm)/Py(6 nm)/FeMn(10 nm) 스핀밸브 구조에서의 거대자기저항
표 Py(8 nm)/Cu(2.2 nm)/Py(6 nm)/FeMn(10 nm) 스핀밸브 구조의 VSM 측정 결과
표 Spin-valve 구조의 나노선에 대한 표면 이미지.
표 Spin-valve 구조의 나노선에 자기장을 인가한 경우의 MFM 이미지.
표 면내이방성 (IMA, in-plane magnetic anisotropy) 과 수직이방성 (PMA, perpendicular magnetic anisotropy) 물질의 자화 방향의 차이
표 PMA 물질의 두 가지 자벽의 구조
표 PMA 물질의 자벽이동을 위해 필요한 불균일 자기장의 형태
표 PMA 물질의 자벽이동을 위해 필요한 불균일 자기장을 형성하기 위한 자기장 생성장치 (FGW, Field Generation Wire)
표 폭과 너비가 각각 100 nm 인 FGW에서 생성된 자기장의 x 와 z 성분
표 정보저장패턴과 불균일 자기장 생성장치 (FGW) 의 배열 및 자벽의 이동원리
표 FGW 의 순차적 동작에 따른 자벽의 이동에 따른 자구의 이동
표 FGW 에 의해 생성되는 자기장의 z 성분을 상쇄시키는 구조
표 수직자이 이방성 물질의 두 가지 자벽의 구조
표 불균일 자기장에 의한 자벽이동의 미세자구 동역학 계산의 결과
표 다양한 H/L에 대한 자벽의 위치변화와 속도
표 나노선의 위치에 따른 자벽의 자화방향과 x 축사이의 각도
표 [Pd(1.1 nm)/Co(t)]5 구조에서 Co 두께 변화에 따른 VSM 과 MOKE 의 자기이력곡선 결과 비교
표 [Pd(1.1 nm)/Co(t)]5 구조에서 Co 두께 변화에 따른 VSM 과 MOKE 의 비교
표 [Pd(1.1 nm)/Co(t)]5/FeMn(5 nm) 구조에서 보자력과 수직 교환 바이어스의 크기 변화 비교
표 [Pd(1.1 nm)/Co(0.3 nm)]5/FeMn(t) 구조에서 보자력과 수직 교환 바이어스의 크기 변화 비교
표 70 nm 부터 3 um 까지의 폭을 갖는 나노선들의 SEM 이미지.
표 면의 수직인가 자기장 하에, 나노선 폭에 따른 보자력의 크기.
표 다양한 선폭을 갖는 나노선에서의 일소율(sweeping rate)에 대한 보자력 (coercive field).
표 나노선 폭에 따른 열적안정상수 (thermal stability constant).
표 (a) CPW 개념도. (b) w1, t값의 변화에 따라 서 계산된 신호의 크기에 대한 결과. (c), (d)는 CPW를 제작한 형태.
표 (a) 와 (b)는 최적화 과정을 거치기 전의 결과이며, (c) 와 (d)는 최적화 과정을 거친 후의 같은 시료에 대한 측정결과임
표 교환된 Probe를 이용하여 CFB 시료에서 각각 5, 10,20 nm 두께에서 얻은 FMR신호의 값을 나타냄.
표 각각의 CFB 시료에서 얻은 감쇠계수의 결과값을 나타냄.
표 (a) (1)식을 이용하여 제작한 CPW의 개략도 (b)시료를 CPW위에 올려놓은 개략도.   : RF 자기장의 방향,    : 외부자기장의 방향
표 FMR 측정  결과.
표 자기장에 따른 공명주파수의 제곱을 Kittel 방정식을 이용한 Fitting 결과
표 (a) 스핀 펌핑 효과를 살펴보기 위해 Si/Pd(10 nm)/Py(5 nm)/Cu(5 nm) 구조로 시료를 제작한 그림이다. (b) 나노 상화층을 이용하여 스핀 펌핑 효과를 억제시키기 위해 Si/Pd(10 nm)/NOL(=0, 6, 30, 60 초)/Py(5 nm)/Cu(5 nm) 구조로 시료를 제작한 그림이다
표 Si/Pd(10 nm)/NOL(tp)/Py(5 nm)/Cu(5 nm)시료에서 중단시간 tp에 따라 길버트 감쇠계수 α를 측정한 결과이다
표 OOMMF 시늉내기를 위한 가로 자벽이 없는 경우(a)와 있는 경우(b)의 모형.
표 Py 나노선에서 자벽이 없는 경우(a)와 있는 경우(b)의 열적 자기 잡음의 스펙트럼.
표 자벽인 Ⓐ 부분의 열적 자기 잡음(a)과 자구인 Ⓑ 부분의 열적 자기 잡음(b) 의 스펙트럼.
표 (a) 시늉내기를 위한 Py 나노선의 모형 (b) 자구벽을 갖고 있는 Py 나노선에서 자기 잡음에 대한 공명 주파수 (c) Py 나노선의 폭 변화에 대한 공명 주파수의 변화 (d) Py 나노선의 두께 변화에 대한 공명 주파수의 변화
표 비대칭인 톱니 모양을 갖고 있는 나노와이어
표 (a), 뒤 (b)의 AC 자기장 방향에 따른 스핀의 배열 구조. 점선은 가로 자벽의 폭을 나타냄. (c) 앞, 뒤 방향의 AC 자기장에 대해 모양 비율에 따른 자벽이 빠져나가는 자기장의 세기. (d) 자벽이 톱니를 지나는 동안의 전체 자기 에너지, Zeeman 에너지, 자벽의 위치를 나타냄
표 드라이빙 자기장의 반 사이클 동안 (a) 처음(t = 3.25 ns)과 (b) 나중 상태(t = 8.85 ns)의 자벽의 스핀 구조. (c) 단일 새김골을 통과 할 때의 자벽의 자세한 스핀 구조. (d) 10 mT의 크기를 갖고 100 MHz AC 자기장 아래에서 b/a = 2의 비율을 갖는 톱니 구조의 나노선에서의 자벽 위치와 AC 자기장의 프로파일. (e) AC 자기장의 주파수의 변화에 대한 자벽의 위치 변화.
표 반강자성층과 교환 바이어스 결합한 자유층을 가진 STNO
표 STNO의 자유층의 궤적
표 (a) 나노필라에서 발생된 열이 전극을 통해 빠져나가는 모식도, (b) 대칭성을 고려한 모습, (c) 계면에서 전달되는 열의 가우시안 프로파일의 정의, (d) 나노필라의 각 부분에서의 온도 정의
표 반경과 높이가 50 nm의 나노필라에 1012 A/m2의 전류밀도를 10 ns동안 흘렸을 때 (a) Cu 나노필라의 온도 경향성 (b) 실제 스핀밸브 구조를 가지는 나노필라의 온도 경향성
표 MgO-based MTJ의 자기 잡음 측정에 대한 개략도
표 MTJ에서 측정한 자기 잡음과 non-linear fitting 결과 (a) 평행 (b) 반 평행 상태.
표 스핀전달토크 aJ 와 bJ 항의 인가전압 의존성
표 MTJ의 구조와 좌표에 대한 자기장과 전류의 방향.
표 (a) TMR 측정 결과, (b) TMR 시늉내기 결과, (c) 각 층에 대한 cos    결과.
표 음(a), 양(b)의 자기장 방향에 대한 자기 잡음 측정 결과.
표 음(a), 양(b)의 자기장 방향에 대한 자기 잡음 시늉내기 결과.
표 0.1 V 와 1.0 V의 바이어스 전압하에서의 절연층의 배리어 에너지에 따른 TMR
표 절연층의 배리어 에너지의 변화에 따른 터널링 전류와 STT 의 수직, 수평 성분
표 (a) 나노구조에서의 무반사 코팅 기판된 MOKE 신호의 증가에 대한 모식도. (줄표는 반사되는 신호값. (b) 나노층 위의 TiO2 유전체층
표 규격화 된 MOKE 신호
표 너비 100 nm인 나노선, 4가지의 무반사 코팅 기판의 반사율에서 Fe시료의 두께에 따른 MOKE 신호의 의존성
표 그림 89(b)의 형태에서 다양한 무반사 코팅 기판의 반사율, 너비 100 nm 두께 5nm의 Fe 시료위에 올린 TiO2(유전체)의 두께에 따른 규격화된 MOKE 신호의 결과.
표 MgO/ Cr/ Au/ Fe80Co20/MgO/ polymide/ Indium tin oxide (ITO) 시료의 구조
표 ±200 V 로 전압이 인가된 0.55 nm 두께의 Fe80Co20층의 spin wave spectra
표 바이어스 전압이 인가된 Fe80Co20 층의 두께에서 자기장에 대한 스핀파 진동수의 경향성
표 MgO ( 001, substrate)/CoFeB (2 nm)/Ti(5 nm) 으로 구성된 시료 구조의 모식도 (a) 열처리 전 (b) 열처리 후 시료의 조성 변화
표 (a) 자기장 인가 방향에 대한 자기 감수율의 변화 (b) 열처리 온도 증가에 대한 포화자화
표 SmFe과 SmCo 단일 박막의 보자력의 온도 의존성. (inset) 보자력의 log 변화 선형성
표 SmFe/Py 과 SmCo/Py 층의 온도변화에 따른 자화이력 곡선.
표 온도 변화에 따른 자벽 두께와 자벽 두께와 연자성층 두께의 비
표 NiFe(19 nm)/FeMn(t)/CoFe(19 nm) 구조에서 FeMn 두께에 따른 교환바이어스와 두 이방성의 방향차( )의 변화
표 (Color online) Normalized spin asymmetry (NSA), (I ++-I --)/(I +++I --), as a function of an applied field together with MOKE hysteresis loop
표 평면상의 수평 (Mll-H, black), 수직(Mㅗ-H, red) MOKE 측정 결과, 교환 바이어스 된 Py(30 nm)/FeMn(30 nm)/CoFe(30 nm) trilayer
표 150 ℃, 350 ℃ 각각의 온도에서 4가지 다른 구조의 CoFeB 두께에 따른 자기 모멘트
표 자기장이 인가될 때, 주파수에 대한 S11 신호의 FMR 결과. 왼쪽 삽입은 자기장과 공명 주파수에 대한 결과.
표 PbPdO2와 PbPd0.9Co0.1O2의 온도에 대한 전기저항.
표 온도가 2 K (deg.)와 300 K (deg.) 일 때, PbPdO2와 PbPd0.9Co0.1O2의 자기 이력 곡선
표 온도가 2, 5, 50과 300 K일 때, PbPdO2의 가로 자기 저항.
표 Cu가 치환 도핑된 Bi2Se3의 전기 저항에 대한 온도 의존성.
표 각각 20 kOe와 30 kOe에서 Cr과 Fe 치환 도핑된 Bi2Se3의 자화율에 대한 온도 의존성.

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