Top형 스핀밸브 구조의 Si 기판에서의 하지층 두께에 따른 자기저항 특성 연구 = Dependence of Magnetoresistance on the Underlayer Thickness for Top-type Spin Valve

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 하지층으로 사용한 Mo(MoN)의 두께 변화에 따른 스핀밸브 구조의 자기적 특성과 열처리 결과를 비교 검토하였다. 사용된 스핀밸브는 Si 기판/Mo(MoN)$(t{\AA})/NiFe(21{\AA})/CoFe(28{\AA})/Cu(22{\AA})/CoFe(18{\AA})/IrMn(65{\AA})/Ta(25{\AA})$ 구조이다. 또한 본 연구에서는 MoN 하지층을 Si 기판에 증착하여 열처리후 특성을 분석하였다. Mo 박막에 비해 MoN 박막의 질소량이 증가할수록 증착률은 감소하였고, 비저항은 증가하였다. MoN 하지층을 사용한 경우 Mo의 경우보다 하지층 두께 변화($51{\AA}$까지)에 따라 자기저항비와 교환결합력의 변화는 소폭이었다. Mo 하지층의 열처리 온도별 자기저항비는 열처리 전 상온에서 2.86% 이었고, $200^{\circ}C$ 열처리 때 2.91 %로 증가하였다. 이후 열처리 온도를 $300^{\circ}C$까지 증가시키면 자기저항비는 2.91 %에서 2.16%로 감소하였다. 질소 유입량이 1 sccm인 MoN의 열처리 온도별 자기저항비는 열처리 전 상온에서 5.27%, $200^{\circ}C$일때 5.56%증가하였다. 이후 열처리 온도를 $300^{\circ}C$까지 증가시키면 자기저항비는 5.56%에서 4.9%로 감소하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, the magnetic properties and the annealing behavior of spin valve structures with Mo(MoN) underlayers were studied for various underlayer thickness. The spin valve structure was Si substrate/Mo(MoN)$(t{\AA})/NiFe(21{\AA})/CoFe(28{\AA})/Cu(22{\AA})/CoFe(18{\AA})/IrMn(65{\AA})/Ta(25 {\AA})$. Mo and MoN films were deposited on Si substrates and their thermal annealing behavior was analyzed. The deposition rate of the MoN thin film was decreased and tile resistivity of the MoN thin films were increased as the $N_2$ gas flow was increased. The variations of MR ratio and magnetic exchange coupling field of spin valve structure were smaller with MoN underlayers than that with Mo underlayers up to thickness of $51{\AA}$. MR ratio of spin valves with Mo underlayers was 2.86% at room temperature and increased up to 2.91 % after annealing at $200^{\circ}C$. Upon annealing at $300^{\circ}C$, the MR ratio decreased about 2.16%. The MR ratio of spin valves structure with MoN underlayers for $N_2$ gas flow 1 sccm was 5.27% at room temperature and increased up to 5.56% after annealing at $200^{\circ}C$. Upon annealing at $300^{\circ}C$, the MR ratio decreased about 4.9%.