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      • KCI등재

        엑스선 공명 자기 산란을 이용한 자성 다층박막 및 나노 구조체의 자기 구조와 자기 스위칭 메커니즘의 연구

        이동렬(Dong Ryeol Lee) 한국자기학회 2010 韓國磁氣學會誌 Vol.20 No.4

        엑스선 공명 자기산란은 엑스선 반사율과 회절의 원리를 이용하여 자기 다층박막 내 깊이 방향의 자화 모양 및 자기 나노 구조체 내의 자화 분포를 특정 원소별로 구할 수 있다. 여기서는 엑스선 공명 자기산란에 대한 간단한 설명과 이를 이용한 자성 다층박막 및 나노 구조체의 자기 구조와 자기 스위칭의 연구에 대하여 몇 가지 예를 들어 설명하려 한다. X-ray resonant magnetic scattering (XRMS) allows us to extract magnetic depth profiles in magnetic multilayers and magnetization distribution in magnetic nanostructures in element-specific manner using x-ray reflectivity and diffraction. XRMS is explained with a brief introduction and examples of magnetic structures and magnetic switching mechanism in magnetic multilayers and nanostructures.

      • KCI등재

        1차 비등방성 단자구 자성체의 자기행동을 기술하는 닫힌 형태의 양함수들

        허진(Jeen Hur),신성철(Sung-Chul Shin) 한국자기학회 1998 韓國磁氣學會誌 Vol.8 No.2

        본 연구에서는 비등방성 에너지가 Ksin²0로 표현되는 일축 비등방성 자성체의 자기행동을 기술하는 닫힌형태 (closed-form)의 양함수들(explicit functions)을 구하였다. 인가 자기마당, 포화 자기화량, 비등방성 에너지뿐만이 아니라, 자기화역전 기구에도 의존하는 돌림힘, 자기화방향, 자기화감수율을 나타내는 닫힌형태의 양함수들과 이들의 편미분 함수들을 닫힌형태의 양함수들로 결정하였다. 개발된 닫힌형태의 양함수들과 실험적으로 측정 가능한 물리량들에 대한 그들의 편미분 함수들은 최소제곱맞춤법에 의한 포화 자기화량 및 비등방성 측정법의 개발, 자성 집합체의 분산된 자기적 특성 측정법의 개발 뿐만 아니라, 자기이론 계산에도 큰 기여를 하리라 사료된다. Explicit and closed-form expressions describing magnetic behaviors of uniaxial magnetic materials are derived. Explicit and closed-form expressions for magnetic torque, magnetization orientation, and thier derivative functions with respect to the intensity and the orientation of an applied field. Those explicit expressions could give elegant methods of measuring magnetic anisotropy and saturation magnetization by the least squre fitting. In addition, one could use them to study the distribution function of magnetic propeties of a non-interacting magnetic aggregate.

      • KCI등재

        Capping층 재료에 따른 CoFeB/MgO/CoFeB 자기터널접합의 미세구조와 자기저항 특성

        정하창,이성래,Chung, Ha-Chang,Lee, Seong-Rae 한국자기학회 2007 韓國磁氣學會誌 Vol.17 No.4

        본 연구에서는 CoFeB/MgO/CoFeB 구조를 가지는 자기터널접합에서 capping층 재료의 종류와 열처리 시간에 따른 비정질 top CoFeB 자성층의 결정화 상태 및 자기터널접합의 자기적 특성 변화에 대한 연구결과를 비교 분석 하였다. Hcp(Hexagonal close-packed)의 결정구조를 가지는 Ru(002)를 capping층 재료로 사용한 자기터널접합 박막의 경우에는 열처리 이후 Ru과 인접한 부분의 top CoFeB이 bcc-CoFe(110)로 성장하는 반면, TiAl과 ZrAl을 capping층 재료로 사용한 자기터널접합의 경우는 열처리 이후 top CoFeB이 MgO와 epitaxial하게 bcc-CoFe(002)로 결정성장 하였다. 이로 인해 Ru을 사용한 자기터널접합의 터널자기 저항비(46.7%)보다 약 1.5배 높은 터널자기저항비(TiAl: 71.8%, ZrAl: 72.7%)를 나타내었다. We investigated the effects of the capping layer materials on the crystallization of the amorphous top-CoFeB (t-CoFeB) electrode and the magnetoresistance properties of the magnetic tunnel junctions (MTJs). When the hcp(002)-textured Ru capping layer was used, the amorphous t-CoFeB was crystallized to bcc-CoFe(110). The CoFe(110)/Ru(002) texture relation can be minimized the lattice mismatch down to 5.6%. However, when the fine polycrystalline but almost amorphous TiAl or amorphous ZrAl were used, the amorphous t-CoFeB was crystallized to bcc-CoFe(002). When the amorphous capping materials were used, the evolution of the t-CoFeB texture was affected mainly by the MgO(001) texture. Consequently, the M ratios of the annealed MTJ capped with the ZrAl and TiAl (72.7 and 71.8%) are relatively higher than that of the MTJ with Ru capping layer (46.7%). In conclusions, the texture evolution of the amorphous t-CoFeB during the post deposition annealing could be controlled by the crystallinity of the adjacent capping layer and in turn, it affects the TMR ratio of MTJs.

      • KCI등재

        비정질 Fe87Zr7B6 합금의 중성자 조사량에 따른 자기적 특성변화

        김경섭(Kyeong Sup Kim),김효철(Hyo-Chol Kim),유성초(Seong-Cho Yu) 한국자기학회 2005 韓國磁氣學會誌 Vol.15 No.1

        본 연구에서는 비정질 시료 Fe_(87)Zr_7B_6에 중성자를 조사시킨 후 자기화의 온도의존성, X-ray 회절과 복소 투자율을 측정하여 중성자 조사 전, 후의 자기적 특성 변화를 보았으며, 다양한 중성자 조사량에 따른 복소 투자율과 자기이력곡선을 측정하여 중성자 조사량에 따른 지구벽 운동과 자기화 회전을 보았다. 실험결과 중성자 조사에 의한 지구벽 운동은 감소하였으며, 자기화 회전은 증가 한 것을 볼 수 있었다. 또한, 자기이완 주파수는 지구벽 운동의 경우 증가하였으며, 자기화 회전에 의한 이완 주파수는 감소하였다. 자기이력곡선의 결과 중성자 조사 후 포화 자기화 값이 감소하는 것을 볼 수 있었는데 이러한 실험 결과로부터 중성자 조사 후 생긴 결함에 의해 지구벽 운동은 억제되었으며, 자기화 회전부분은 증가 한 것을 알 수 있었다. The Fe_(87)Zr_7B_6 amorphous alloy after neutron irradiation are studied hysteresis loop and complex permeability measurements. The total integration fluence of fast neutrons is varied from 1.92×10¹⁴ to 4.85×10^(16)n_(fT)㎝-². After neutron irradiation, the imaginary part of complex permeability in low frequency region decreased due to the decrease of wall motion, but the permeability in high frequency region increased due to the enhancement of rotational magnetization. The measurement of hysteresis loop showed the increase of magnetic softness, related to rotational magnetization, but saturation magnetization was decreased in neutron irradiation sample.

      • KCI등재

        해군함정의 영구자기장 감소를 위한 탈자기법

        김휘석(Hwiseok Kim),임선호(Seonho Lim),도재원(Jaewon Doh) 한국자기학회 2014 韓國磁氣學會誌 Vol.24 No.4

        강자성체로 이루어진 함정 선체의 자화에 의해 발생되는 자기장을 제어 및 최소화하는 것은 어뢰 및 기뢰로부터 함정의 생존성을 확보하기 위해 매우 중요한 일이다. 함정으로부터 발생하는 영구자기장 및 유도자기장은 각각 자기처리(탈자)와 소자의 방법으로 최소화 한다. 여러 각국의 해군들은 기뢰의 위협으로부터 함정을 안전하게 보호하기 위해 여러가지 대책들을 수립하여 엄격히 통제하고 있으며, 함정의 자기 정숙화와 관련한 독자적인 자기처리시설을 구축하여 운용하고 있다. 국내의 경우, LIG넥스원에서 신규 자기처리시설을 국내 개발하여 현재 전력화 완료 후 운용 중에 있다. The control and reduction of the magnetization of naval vessel is important technologies for safety against torpedo and sea mine installed magnetic sensors. In general, we used to conduct as a magnetic treatment for permanent magnetization reduction and to compensate induced magnetization using on-board-degaussing system for the naval vessel’s magnetic stealth. Navies have operated magnetic treatment facility in order to protect from sea mines. LIGNex1 Corp. has developed the magnetic treatment facility for the korea navy.

      • KCI등재

        자기열량효과 최근 연구동향

        김동현,유성초 한국자기학회 2020 韓國磁氣學會誌 Vol.30 No.3

        자기열량효과는 자성체에 자기장을 가할 때 자성체 내의 자기모멘트가 자기장 방향으로 정렬하면서 엔트로피가 감소하면서 나타는 현상이다. 최초로 발견된지 140년이 되어가지만 아직도 학문적으로나 응용적으로 연구할 주제들이 많이 있다. 본 논문에서는 자기열량효과의 기본과 열역학적인 기술, 상전이 현상과의 관계를 소개하고, 다양한 자기열량효과 물질군에 대해 리뷰하였다. 이러한 물질군에서 자기 및 구조적 파라미터를 제어하여 자기열량효과 및 상전이 특성을 변화시킬 수 있으며 Tabletop 자기열량효과와 같은 새로운 현상도 발견되게 되었다. 분자자석과 같은 나노입자에서 나타나는 자기열량효과를 소개하였고 극저온 자기열량효과 및 물질군에 대해 소개하였다. 마지막으로 펨토초 및 피코초 초고속 시간스케일에서 나타나는 자기열량효과를 소개하였다. Magnetocaloric effect is observed for magnetic materials under external magnetic fields due to reduced magnetic entropy by being aligned along the applied field direction. Although it is discovered about 140 years ago, there are still many things to be explored. Here, we introduce basic concepts of magnetocaloric effect in terms of its relation with phase transition and thermodynamics. Various magnetocaloric materials are introduced with recent research trend to control structural/magnetic properties of those materials. Magnetocaloric effect for nanoparticles at cryogenic temperatures are introduced. Lastly, existence of magnetocaloric effect even on ultrafast fs- and ps timescale is discussed.

      • KCI등재

        원 모양 스핀밸브 박막의 직교 4-단자법으로 측정된 자기저항 특성 연구

        최종구,이상석 한국자기학회 2019 韓國磁氣學會誌 Vol.29 No.6

        A simple spin valve Ta/NiFe/Cu/NiFe/Ta magnetic thin film was patterned as a circular form with four terminals of current and voltage to investigate the magnetoresistance characteristics. The direction of the applied magnetic field was set horizontally and vertically on the thin film surface according to the rotation angle and azimuth angle. The magnetic resistance ratio and magnetic sensitivity were obtained from the measured magnetoresistance curve. The initial hall resistance measured was 1.29 . The maximum magnetoresistance ratios of the horizontal and vertical hall resistances were 9.65% and 3.91%, respectively, when the rotation and azimuth angles were 45o. The magnetoresistance curve measured at the rotation angle of 90o was shown linear property within ± 2.0 Oe, and the maximum magnetic sensitivity was 10.0%/Oe. It has shown the possibility to develop a spin valve device having a high sensitivity by using a micro-pattern in a circular shape as a planner hall sensor. 단순형 스핀밸브의 Ta/NiFe/Cu/NiFe/Ta 자성박막을 원 모양으로 패턴하여 중심을 직교하는 전류 단자와 전압 단자로 자기저항특성을 조사하였다. 측정 시 인가한 외부자기장 방향을 박막면에서 수평과 수직으로 각각 설정하여 회전각과 방위각에 따라 자화 용이축과 전류 방향이 서로 수직이 되도록 하고 측정한 자기저항곡선으로부터 자기저항비와 외부자기장이 0 Oe 부근에서 자장감응도를 구하였다. 외부자기장 방향을 박막면에서 수평과 수직으로 각각 설정하여 측정한 홀저항의 초기값은 1.29 이었다. 수평면상과 수직면상으로 홀저항의 변화에 따라 최대 자기저항비는 회전각과 방위각이 45o에서 각각 9.65%와 3.91%를 나타내었다. 회전각 90o에 측정한 자기저항곡선은 외부자기장 ± 2.0Oe 이내 영역에서 선형적 대칭의 모양을 보였다. 최대 자장감응도는 10.0%/Oe이었다. 원 모양으로 미세 패턴한 스핀밸브 자성박막 소자는 높은 감도를 갖는 평면홀센서로 개발할 수 있다는 가능성을 확인하였다.

      • KCI등재

        삼층박막 구조의 PHR 센서를 이용한 자기 박테리아 감지

        유상엽(Sang Yeob Yoo),임병화(Byeong Hwa Lim),송인철(In Cheol Song),김철기(Cheol Gi Kim),오선종(Sun Jong Oh) 한국자기학회 2013 韓國磁氣學會誌 Vol.23 No.6

        마그네트론 스퍼터를 이용하여 반강자성/비자성/강자성의 삼층박막 50 μm×50 μm 크기의 십자 형태의 PHR 자기센서를 제작하고, 도메인스코프를 이용하여 외부자기장에 의한 PHR 센서의 자화거동을 관찰하였다. 또 자기저항 신호로부터 센서 특성 및 자기민감도를 측정하였다. 삼층 구조의 PHR 센서에서 자기이력곡선 이동으로부터 측정한 교환결합력은 20 Oe였으며, 20˚에서 자기 민감도는 20 μV/Oe이였다. 이를 이용하여 자기 모멘트가 10<SUP>?13</SUP>emu인 자기 박테리아를 1 × 103개 정도의 분해능까지 측정하였으며, 또한 자기 민감도와 박테리아에 의한 출력 전압을 이용해 계산한 결과 박테리아 한 마리가 가지는 자기장의 크기는 5 × 10<SUP>?5</SUP>Oe이였다. In this study, we have fabricated magnetoresistive sensors of 50 μm × 50 μm cross type by trilayer structure of antiferromagnetic/nonmagnetic/ferromagnetic. The magnetic signal and magnetic domain of this sensor is measured. The sensor hysteresis loop is not in symmetrical at 0 Oe. This is may be due to the exchange coupling between ferromagnetic layer and anti ferromagnetic layer. This exchange bias value is 20 Oe. The sensor signal is measured at between the applied magnetic field and current. The sensor signal is measured between the applied magnetic field and current at 20˚ and 90˚ angles. The sensitivity of sensor signals is 20 μV/Oe and 7 μV/Oe at 20˚ and 90˚ angles, respectively. In addition, this sensor is also applied for the detection of magnetic bacteria at 20˚ angle. From these results, we calculate the stray field of single bacteria is to be 5 × 10<SUP>?5</SUP>Oe.

      • KCI등재

        거대자기저항 재료

        이성래(S. R. Lee) 한국자기학회 1995 韓國磁氣學會誌 Vol.5 No.3

        GMR을 갖는 재료의 응용은 매우 광범위하며 크게 세 분야로 대별할 수 있다. 첫째는 자기 재생 헤드로서 2000년 초의 10 Gbits/in² 이상의 고밀도 자기기록 기술에서는 필수 불가결한 재료이다. 둘째는 다양한 분야에 응용될 고감도 자기센서 분야이며, 셋째는 집접화된 자기저항 메모리(MRAM) 분야이다. GMR재료를 사용한 자기센서 시제품은 이미 개발되었고 기존의 AMR재료인 퍼머로이에 비하여 3~20배 이상으로 신호준위가 크고 사용 온도 범위에서 선형성 및 열적안정성도 우수한 것으로 보고되고 있다. MRAM chip의 경우에는 16 Kbits 용량의 시제품이 발표되었고 Mbits 기억용량의 MRAM에 대한 연구가 진행중이다. GMR현상은 발견된지 고작 7년밖에 되지 않았으나 GMR자기센서는 microchip 형태로 이미 상업적으로 개발되었으며 자기디스크용 재생헤드에도 조만간 응용될 것으로 기대되는 등 매우 빠른 속도로 상용화 연구가 진행되고 있다.<br/> GMR 현상의 발견은 자성재료분야 연구 및 응용에 있어 새로운 전기를 마련하였으며 특히 자성과 이동현상이 연계된 분야로서 소위 “Magnetoelectronics”라는 새로운 미래기술의 장이 열리고 있음을 알리고 있다. 현재의 microelectronics 기술에서는 전자와 전자공공을 이용하는 기술이라면 magnetoelectronics 기술에서는 스핀 ↑ 및 스핀 ↓의 두 종류의 전자를 이용하게 된다. 자성체와 도체를 접목한 스핀 트랜지스터 또는 자성체와 반도체를 접목한 스핀-polarized FET(field effect transistor)등의 새로운 개념의 magnetoelectronics 소자의 창출이 기대되고 있다.<br/> 전반적으로 초보적인 연구 단계에 있는 GMR등의 자기이동(magneto-transport) 현상은 반도체 및 광학기술과의 접목을 통하여 소위 magneto-electronics, magneto-optics등의 다양한 새로운 기술 창출이 기대된다. 따라서 자기이동 현상의 기초 연구, 재료 측면의 연구 및 헤드, 센서, MRAM등의 응용기술연구가 국내에서 활발하게 이루어져 21세기 새로운 기술 창출이 기대되는 차세대 자성전자(magnetoelectronics)재료 응용에 대비하여야 할 것이다.

      • KCI등재

        자기터널접합을 활용한 고집적 MRAM 소자 기술

        전병선(Byong Sun Chun),김영근(Young Keun Kim) 한국자기학회 2006 韓國磁氣學會誌 Vol.16 No.3

        자기터널접합 기반의 MRAM(magnetic random access memory)은 자기저항효과를 응용하는 메모리소자로서 비휘발성과 고속 정보처리가 가능할 뿐만 아니라 고집적화 할 수 있는 차세대 통합형 비휘발성 메모리이다. 그러나 기존의 메모리 소자들에 비해 스위칭 산포가 크고, 기록마진(writing margin)이 확보되지 않아 아직까지는 고집적화가 어려운 실정이다. 최근 포화자화가 낮은 NiFeSiB 및 CoFeSiB과 같은 비정질 강자성체를 자기터널접합의 자유층 재료로 사용하여 스위칭 자기장의 거대화를 크게 감소시켜 MRAM의 기록마진을 높이는 연구결과에 관해 정리하여 보았다. 그리고 이러한 물질을 이용하여 자기터널접합의 재생마진(reading margin)과 관련된 터널자기저항비의 인가전압의존성을 저감시킬 수 있었다. 본고에서는 나노자기소자 기술의 중요한 분야인 MRAM의 기술발전 방향과 연구사례를 소개하고자 한다. Ferromagnetic amorphous Ni₁?Fe?₂Si?B₁₄ and Co70.5Fe4.5Si₁?B₁? layers have been devised and incorporated as free layers of magnetic tunnel junctions (MTJs) to improve MRAM reading and writing performance. The NiFeSiB and CoFeSiB single-layer film exhibited a lower saturation magnetization (Ms = 800 emu/㎤, and 560 emu/㎤, respectively) compared to that of a Co??Fe₁?0 (Ms = 1400 emu/㎤). Because amorphous ferromagnetic materials have lower Ms than crystalline ones, the MTJs incorporating amorphous ferromagnetic materials offer lower switching field (Hsw) values than that of the traditional CoFe-based MTJ. The double-barrier MTJ with an amorphous NiFeSiB free layer offered smooth surface resulting in low bias voltage dependence, and high Vh and Vbd compared with the values of the traditional CoFe-based MTJ.

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