Bottom형 IrMn 스핀밸브 박막의 열적안정성과 높은 교환결합력

Abstract

속박층 (pinning layer) IrMn를 사용한 Ta/NiFe/IrMn/CoFe/Cu/CoFe/NiFe/Ta 구조의 스핀밸브 박막 (SV; spin valve)을 산화층이 코팅된 Si(111) 기판에 dc 마그네트론 스퍼터링 방법으로 상온에서 제작하였다. 이 SV에 대하여 교환결합자기장 (H<TEX>$_{ex}$</TEX>; exchange coupling field), 자기저항 (MR; magnetoresistance)비 및 보자력 (H<TEX>$_{c}$</TEX> coercivity)의 열처리 순환수와 온도 의존성을 조사하였다. 증착조건과 후열처리 조건을 최적화 함으로써 MR비 3.6%, 피속박층의 H<TEX>$_{ex}$</TEX> 11800 Oe을 얻었다. H<TEX>$_{ex}$</TEX>는 열처리 순환횟수가 2 이후에 일정한 값을 유지하여 열적으로 안정성을 갖는 것을 확인하였다. H<TEX>$_{ex}$</TEX>는 24<TEX>$0^{\circ}C$</TEX> 까지는 600 Oe를 유지하다가 점점 감소하여 27<TEX>$0^{\circ}C$</TEX>에 0이 되었다. IrMn pinned spin valve (SV) films with stacks of Ta/NiFe/IrMn/CoFe/Cu/CoFe/NiFe/Ta were prepared by dc sputtering onto thermally oxidized Si (111) substrates at room temperature under a magnetic field of about 100 Oe. The annealing cycle number and temperature dependence of exchange coupling field (H<TEX>$_{ex}$</TEX>), magnetoresistance (MR) ratio, and coercivity (H<TEX>$_{c}$</TEX>) were investigated. By optimizing the process of deposition and post thermal annealing condition, we obtained the IrMn based SV films with MR ratio of 3.6%, H<TEX>$_{ex}$</TEX> of 1180 Oe for the pinned layer. The H<TEX>$_{ex}$</TEX> is stabilized after the second annealing cycle and it is thought that this SV reveals high thermal stability. The H<TEX>$_{ex}$</TEX> maintained its strength of 600 Oe in operation up to 24<TEX>$0^{\circ}C$</TEX> and decreased monotonically to zero at 27<TEX>$0^{\circ}C$</TEX>.