스텝-테라스 표면 형상을 갖는 CoFeB 박막의 자기적 특성 (Magnetic Properties of CoFeB Films with Step-terrace Surface Morphology)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 71권 / 5호 / 450 ~ 456페이지
· 저자명 : 박연정, 도중회

초록

Co60Fe20B20 (CoFeB) 자성체 박막을 DC 스퍼터링 방법을 이용하여 3° 미스컷된 (0001) Al2O3 기판 위에 제작하여 표면 형상에 따른 형태 자기 이방성에 대해 연구하였다. CoFeB 박막의 원자 힘현미경 측정을 통해 스텝-테라스 형태의 표면 형상을 확인하였고, 자기-광 커 효과 측정을 통하여 평면내 자기장의 방향에 따라 자기이력곡선의 뚜렷한 차이를 확인하였다. CoFeB 박막의 자기 이력곡선은테라스 길이 방향으로 자화용이축이 형성되며 그 때 포화자기장의 값은 약 4.3 Oe이고, 테라스 길이방향에 대해 수직하게 자화곤란축이 형성되며 포화 자기장은 약 48 Oe이다. CoFeB 박막의 자화용이축과자화곤란축이 180° 주기로 반복되는 것을 보아 단축 자기 이방성을 갖는 것을 확인하였다. 스텝-테라스표면 형상의 CoFeB 박막에서 형태 자기 이방성 에너지는 평탄한 기판에 제작된 박막의 증착 과정에서생긴 자기 이방성 에너지 보다 약 2.5배 큼을 알 수 있었다. 테라스 높이의 약 20 배까지 CoFeB 박막의두께를 증가시켜도 스텝-테라스 형상을 유지 하였으나 형태 자기 이방성에 의한 효과는 감소하였다. 또한 측정방향에 따른 자기이력곡선은 수정된 Stoner-Wohlfarth 모델로 정성적으로 설명할 수 있음을 알았다.

영어초록

Co60Fe20B20 (CoFeB) films was prepared on a 3° mis-cut (0001) Al2O3 substrate by using DC Sputtering, and their magnetic properties were studied. An atomic force microscopy image showed that the CoFeB film had a step-terrace surface, and the magneto-optical Kerr effect measurement suggested that magnetic hysteresis had a clear difference for in-plane direction. CoFeB films had a magnetic easy axis along the longitudinal direction of the step-terrace, and the saturation magnetic field values were about 4.3 Oe for the easy-axis direction and about 48 Oe for the hard-axis direction, which is perpendicular to the step-terrace. CoFeB films had an uniaixal magnetic anisotropy with a period of 180° within the plane. The shape magnetic anisotropy energy in the step-terrace CoFeB film was roughly 2.5 times larger than a depsition magnetic anisotropy energy in a flat surface film. The surface morphology of the step-terrace was maintained up to a thickness of 50 nm, which was about 20 times the step-height, but the effect of the shape magnetic anisotropy decreased with increasing thickness. The direction dependent magnetic hysteresis behavior could be qualitativly explained by using a modified Stoner-Wohlfarth model.

참고자료

· 없음