반강자성체 NiO 층 기반 단일 구조 및 이중 구조형 거대자기저항-스핀밸브 다층박막의 자기저항 특성 비교 (Comparison of Magnetoresistance Properties of Antiferromagnetic NiO Layer Based Single-Type and Dual-Type GMR-SV Multilayer Films)

서지정보

· 발행기관 : 한국자기학회
· 수록지 정보 : 한국자기학회지 / 29권 / 2호 / 42 ~ 50페이지
· 저자명 : 최종구, 강병욱, 이상석, 카지드마

초록

GMR-SV(giant magnetoresistance-spin valve) 다층박막 구조에서 반강자성체인 NiO 층을 하부층과 상부층 그리고 중간층으로삽입하여 4가지 sample을 rf-와 dc-마그네트론 스퍼터링 방법으로 제조하였다. 모든 박막 시료들을 상온과 77 K에서 major 및minor의 범위 내 측정한 자기저항곡선으로부터 얻은 자기적 특성을 비교하였다. 10 nm 두께의 NiO 박막이 삽입된 상부층 단일구조의 GMR-SV 다층박막은 77 K에서 고정층과 자유층 사이의 교환결합력(Hex), 보자력(Hc), 상호교환결합력(Hint), 자기저항비(MR) 그리고 자장감응도(MS)이 각각 110 Oe, 115 Oe, 4.5Oe, 6.0 Oe, 7.1% 그리고 1.0%/Oe이었다. NiO 박막이 중간층으로 삽입되어 2개의 GMR-SV 박막으로 분리됨에 따라 자유층에 의한 히스테리시스 곡선은 안정된 사각비를 형성하였다. 스펙큘러 효과와 스핀의존 산란 효과에 의한 MR는 3.5%와 6.0%의 합으로 9.5%이었고 MS는 2.2%/Oe이었다. 반면에 NiO 박막이 삽입된하부층의 단일 구조와 하부층과 상부층의 이중 구조를 갖는 GMR-SV 다층박막에 따른 Hc는 크게 증가하였고 MS는 감소하였다.
이중 구조를 갖는 GMR-SV 다층박막의 강자성체인 고정층과 자유층의 자화 스핀배열이 서로 반평행 상태일 때 자기저항비는 최대값을 나타내었다.

영어초록

GMR-SV (giant magnetoresistance-spin valve) multilayer films were fabricated on rf- and dc-magnetron sputtering systems in four different forms, in which NiO thin films were inserted into the bottom, top and middle layers. The magnetic properties of all thin film samples were investigated from the major and minor magnetoresistance curves measured at room temperature and at 77 K. The exchange coupling field (Hex) and coercivity (Hc) of the pinned NiFe layer, the Hc and interlayer coupling field (Hint), magnetoresistance ratio (MR (%)), and magnetic sensitivity (MS) of the free NiFe layer in the single-type GMR-SV multilayer with the inserted NiO layer thickness of 10 nm were 110 Oe, 115 Oe, 4.5 Oe, 6.0 Oe, 7.1%, and 1.0%/Oe, respectively. The hysteresis curves of the two free layers with the NiO thin film inserted into the middle layer formed a stable squareness ratio, which was 9.5% for the MRs of 3.5% and 6.0%, and 2.2%/Oe for the MS due to the specular and spin dependent scattering effects. On the other hand, the Hc and MS of the single structure of the bottom NiO film inserted and the dual-type GMR-SV multilayer of the bottom and top layers were greatly increased and decreased, respectively. The MRs of the GMR-SV multilayers with the magnetization of spin array configuration of the pinned layer, which is a ferromagnetic material, and the free layer are antiparallel to each other. The MR of dual-type GMR-SV multilayer showed the maximum value when the spin arrays of magnetization configuration of the pinned and free layers, is antiparallel to each other.

참고자료

· 없음