비정질 CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합의 스위칭 특성

Abstract

스위칭 특성을 향상시키기 위하여 비정질 강자성 CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)의 스위칭 특성을 연구하였다. 자기터널접합의 구조는 <TEX>$Si/SiO_{2}/Ta$</TEX> 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 10/CoFe <TEX>$7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(nm)$</TEX>이다. CoFeSiB는 <TEX>$560\;emu/cm^{3}$</TEX>의 낮은 포화자화도와 <TEX>$2800\;erg/cm^{3}$</TEX>의 높은 이방성 상수를 가졌다. 이러한 특성이 자기터널접합의 낮은 보자력(<TEX>$H_{c}$</TEX>)과 높은 자장민감도를 갖게 한다. 이것은 또한 Landau-Lisfschitz-Gilbert 방정식에 근거한 미세자기 전산시뮬레이션을 통하여 submicrometersized elements에서도 확인하였다. CoFeSiB 자유층 두께를 증가함으로서 스위칭 특성은 반자화 자기장의 증가로 인하여 더욱더 나빠졌다. The switching characteristics of magnetic tunnel junctions (MTJs) comprising amorphous ferromagnetic CoFeSiB free layer have been investigated. CoFeSiB was used for the free layer to enhance the switching characteristics. The typical junction structure was <TEX>$Si/SiO_{2}/Ta$</TEX> 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe <TEX>$7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(in\;nm)$</TEX>. CoFeSiB has low saturation magnetization (<TEX>$M_{s}$</TEX>) of <TEX>$560\;emu/cm^{3}$</TEX> and high anisotropy constant (<TEX>$K_{u}$</TEX>) of <TEX>$2800\;erg/cm^{3}$</TEX>. These properties caused low coercivity (<TEX>$H_{c}$</TEX>) and high sensitivity in MTJs, and it also confirmed in submicrometer-sized elements by micromagnetic simulation based on the Landau-Lisfschitz-Gilbert equation. By increasing CoFeSiB free layer thickness, the switching characteristics became worse due to increase of the demagnetization field.