Fe∖MgO∖Cu-Phthalocyanine 복합구조 계면구조와 그 전자기적 특성

Abstract

MgO 기반 스핀소자에 유기장벽 Cu-Phthalocyanine(CuPc)가 삽입된 무기<TEX>${\backslash}$</TEX>유기 터널 접합 소자 Fe<TEX>${\backslash}$</TEX>MgO(001)<TEX>${\backslash}$</TEX>CuPc<TEX>${\backslash}$</TEX>Co의 자기 저항 현상과 그 계면 특성의 상관관계에 대한 연구가 진행되었다. 특히 1.6 nm MgO(001)<TEX>${\backslash}$</TEX>x nm CuPc(x = 0~5) 계면의 전자기적 특성을 스핀 편극된 준안정상태 He 원자 분광계(Metastable Helium De-excitation Spectroscopy, MDS)를 이용하여 규명하였다. 에피 성장된 MgO(001) 위에 적층된 약 1.6 nm 두께의 CuPc 층상구조의 표면에서, MgO(001) 하지층의 표면과는 달리, up-spin band와 down-spin band의 비대칭성이 현저해지는 것으로 관찰되었다. 이 결과는 실온과 저온(77 K)에서 ~10 %와 30 %로 각각 측정된 자기저항 현상과 복합장벽을 통과하는 스핀거동을 이해하는데 중요한 단초를 제공해 준다. The influence of insertion of an ultra-thin Cu-Phthalocyanine (CuPc) between MgO barrier and ferromagnetic layer in magnetic tunnel juctions (MTJs) was investigated. In order to understand the relation between the electronic and structural properties of Fe<TEX>${\backslash}$</TEX>MgO<TEX>${\backslash}$</TEX>CuPc, the surface (or interface) analysis was carried out systematically by using spin polarized metastable He de-excited spectroscopy for the CuPc films grown on the Si(001)<TEX>${\backslash}$</TEX>5 nm MgO(001)<TEX>${\backslash}$</TEX>7 nm Fe(001)<TEX>${\backslash}$</TEX>1.6 nm MgO(001) multilayer structure as the thickness of CuPc increases from 0 to 5 nm. In particular, for the 1.6 nm CuPc surface, a rather strong spin asymmetry between up- and down-spin band appears while it becomes weaker or disappears for the CuPc films thinner or thicker than ~1.6 nm. Our results emphasize the importance of the interfacial electronic properties of organic layers in the spin transport of the hybrid MTJs.