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        • KCI등재

          Tb / Fe 다층박막의 자기 및 자기광 특성

          이장로(J. R. Rhee),장현숙(H. S. Jang),김미양(M. Y. Kim),이용호(Y. H. Lee),손봉균(P. K. Shon) 한국자기학회 1992 韓國磁氣學會誌 Vol.2 No.2

          기판회전 테이블이 부착된 DC, RF-magnetron sputtering 장치로 유리기판 위에 제작한 1000Å 정도의 8.8 Å Tb/X ÅFe (X = 5.4~11.0) 다층박막에 관하여 시료진동형 자기계와 타원편광 분석장치를 사용하여 자화, 수직자기이방성, Kerr 회전각의 Fe층 두께와 열처리온도 의존성이 연구되었다. Fe층 두께가 7.8Å 기점으로하여 자화용이축의 전이가 나타나기 시작하여 6.4Å 일때 수직자기이방성을 나타낸다. 실험치로부터 계산한 Fe와 Tb층의 경계면 수직이방성 에너지 Ks = -0.38 erg/㎠이고, Fe층만의 체적수직이방성 에너지 Kv = -8.50 × 10^5 erg/㎤이다. Polar Kerr 회전각은 Fe층 두께 7.8Å에서 극대값 2Θk = 1.22°를 갖는다. Studies have been done experimentally to investigate the effects of the Fe sublayer thickness on magnetization, anisotropy, and Kerr rotation in 8.8Å Tb/ XÅ Fe (X = 5.4~11) compositionally modulated films prepared in a multiple-gun sputtering chamber with rotating table. The ranges of Fe sublayer thickness required for perpendicular anisotropy were determined. The interface and volume anisotropy energies for Tb/Fe films were estimated. The annealing tempereture dependence of magnetic and magneto-optic properties has been discussed.

        • KCI등재

          CoFeSiB/Ru/CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널 접합의 스위칭 자기장

          이선영,이서원,이장로,Lee, S.Y.,Lee, S.W.,Rhee, J.R. 한국자기학회 2007 韓國磁氣學會誌 Vol.17 No.3

          Magnetic tunnel junctions (MTJs), which consisted of amorphous CoFeSiB layers, were investigated. The CoFeSiB layers were used to substitute for the traditionally used CoFe and/or NiFe layers with an emphasis given on understanding the effect of the amorphous free layer on the switching characteristics of the MTJs. CoFeSiB has a lower saturation magnetization ($M_s\;:\;560\;emu/cm^3$) and a higher anisotropy constant ($K_u\;:\;2800\;erg/cm^3$) than CoFe and NiFe, respectively. An exchange coupling energy ($J_{ex}$) of $-0.003\;erg/cm^2$ was observed by inserting a 1.0 nm Ru layer in between CoFeSiB layers. In the Si/$SiO_2$/Ta 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/$AlO_x$/CoFeSiB 7 or CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60 (in nm) MTJs structure, it was found that the size dependence of the switching field originated in the lower $J_{ex}$ using the experimental and simulation results. The CoFeSiB synthetic antiferromagnet structures were proved to be beneficial for the switching characteristics such as reducing the coercivity ($H_c$) and increasing the sensitivity in micrometer size, even in submicrometer sized elements. 비정질 $Co_{70.5}Fe_{4.5}Si_{15}B_{10}$층을 갖는 자기터널접합(magnetic tunneling junctions; MTJ)를 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 중점적으로 이해하기 위하여 기존의 사용된 CoFe 그리고 NiFe층들을 대신하여 비정질 강자성체 CoFeSiB을 사용하였다. CoFeSiB은 CoFe과 NiFe보다 각각 낮은 포화자기장($M_s:\;560\;emu/cm^3$)과 높은 자기이방성 상수($K_u:\;0.2800\;erg/cm^3$)를 갖는다. CoFeSiB층들의 사이에 1.0 nm Ru층 삽입시 $-0.003\;erg/cm^3$ 교환결합에너지($J_{ex}$)를 나타내었다. $Si-SiO_2-Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/$AlO_x$/CoFeSiB 7 또는 CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60(in nm) MTJ 구조의 터널접합에 대하여 실험 및 시뮬레이션 결과를 통하여 낮은 $J_{ex}$에 기인하는 스위칭 자기장(switching field; $H_{sw}$)의 시료 크기 의존성이 나타나는 것을 알 수 있었다. CoFeSiB 합성형 반강자성 구조는 micrometer뿐만 아니라 submicrometer 시료 크기영역에서도 보자력($H_c$)의 감소와 민감도를 증가 시킴으로써 자기 스위칭 특성에 유리한 것으로 확인 되었다.

        • KCI등재

          Permalloy / Al₂O₃ / Co 접합의 자기터널 효과

          이민숙(M. S. Lee),송현주(H. J. Song),장현숙(H. S. Jang),김미양(M. Y. KIM),이장로(J. R. Rhee),이용호(Y. H. Lee) 한국자기학회 1993 韓國磁氣學會誌 Vol.3 No.1

          1×10^(-6) Torr의 진공에서 열저항 가열식 진공증착 방법으로 제작한 permalloy / Al₂O₃ / Co 강자성 터널접합의 자기저항 효과를 조사하였다. 이 논문에서는 제작한 강자성 터널접합 시료의 전류-전압 특성과 자기 valve 효과를 측정하고, 시료진동형자기계로 측정한 자기이력곡선을 통하여 터널저항의 히스테리시스성 자장 의존성을 조사하였다. 터널링은 전류-전압 특성을 측정함으로써 확인 되어진다. 자기저항의 히스테리시스 곡선은 자화의 히스테리시스 곡선과 잘 대응한다. 측정한 자기저항비 △R/R은 실온에서 약 0.6%였다. Magnetoresistance was studied for the ferromagnetic tunneling junction in permalloy / Al₂O₃ / Co prepared by evaporation in a vacuum of 1 × 10^(-6) Torr. We measured voltage-current characteristic and magnetic valve effect of prepared ferromagnetic tunneling junction sample. We investigated field-dependency of tunnel resistance by Wheat-stone bridge method and measured magnetic hysteresis curve by vibrating sample magnetometer. The tunneling is confirmed by measuring voltage-current characteristic. The hysteresis curve of magnetoresistance corresponds well with that of magnetization. The magnetoresistance ratio △R/R is 0.6% at room temperature.

        • KCI등재

          비정질 CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합의 스위칭 특성

          황재연(J. Y. Hwang),이장로(J. R. Rhee) 한국자기학회 2006 韓國磁氣學會誌 Vol.16 No.6

          스위칭 특성을 향상시키기 위하여 비정질 강자성 CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)의 스위칭 특성을 연구하였다. 자기터널접합의 구조는 Si/SiO₂/Ta 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/AlOx/CoFeSiB (t)/Ru 60 (㎚)이다. CoFeSiB는 560 emu/㎤의 낮은 포화자화도와 2800 erg/㎤의 높은 이방성 상수를 가졌다. 이러한 특성이 자기터널접합의 낮은 보자력(Hc)과 높은 자장민감도를 갖게 한다. 이것은 또한 Landau-Lisfschitz-Gilbert 방정식에 근거한 미세자기 전산시뮬레이션을 통하여 submicrometersizedelements에서도 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 Si/ SiO₂/Ta 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/AlOx/CoFeSiB (t)/Ru 60 (in ㎚). CoFeSiB has low saturation magnetization (Ms) of 560 emu/㎤ and high anisotropy constant (Ku) of 2,800 erg/㎤. These properties caused low coercivity (Hc) 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.

        • KCI등재후보

          Bottom형 IrMn 스핀밸브 박막의 열적안정성과 높은 교환결합력

          황재연(J. Y. Hwang),김미양(M. Y. Kim),이장로(J. R. Rhee) 한국자기학회 2002 韓國磁氣學會誌 Vol.12 No.2

          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 (Hex; exchange coupling field), 자기저항 (MR; magnetoresistance)비 및 보자력 (Hc; coercivity)의 열처리 순환수와 온도 의존성을 조사하였다. 증착조건과 후열처리 조건을 최적화 함으로써 MR비 3.6 %, 피속박층의 Hex 1180 Oe을 얻었다. Hex는 열처리 순환횟수가 2 이후에 일정한 값을 유지하여 열적으로 안정성을 갖는 것을 확인하였다. Hex는 240 ℃까지는 600 Oe를 유지하다가 점점 감소하여 270 ℃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 (Hex), magnetoresistance (MR) ratio, and coercivity (Hc) 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 %, Hex of 1180 Oe for the pinned layer. The Hex is stabilized after the second annealing cycle and it is thought that this SV reveals high thermal stability. The Hex maintained its strength of 600 Oe in operation up to 240 ℃ and decreased monotonically to zero at 270 ℃.

        • KCI등재

          IrMn 스핀필터 스페큘라 스핀밸브의 자기저항 특성

          황재연(J. Y. Hwang),이장로(J. R. Rhee) 한국자기학회 2004 韓國磁氣學會誌 Vol.14 No.6

          미소 자유자성층에 인접한 스핀필터층 (SFL; spin filter layer)을 갖는 Ta3/NiFe2/IrMn7/CoFe1/(NOL1)/CoFe2/Cu1.8/CoFe(t_F)/Cu(t_(SF))/(NOL2)/Ta3.5 (두께단위 ㎚) 구조의 스페큘라 스핀밸브 (SSV; specular spin valve)를 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 제작하였다. 반강자성체 Ir₂₂Mn_(78)을 속박층으로 한 스핀필터 스페큘라 스핀밸브 (SFSSV; spin filter specular spin valve) 박막에 대하여 자유자성층의 두께 (t_F)와 SFL와 두께 (t_(SF))가 각각 1.5㎚일 때 극대 자기저항 (MR; magnetoresistance) 비 11.9%를 얻었으며, t_(SF)가 1.0 ㎚으로 감소하여도 11% 이상의 MR비를 유지하였다. 이것은 나노산화층 (NOL; nano-oxide layer)에 의한 스페큘라 전자와 SFL에 의한 전류분류효과의 증가 때문이다. 또한, 자유자성층과 피속박층 사이의 층간결합장 (Hint; interlayer coupling field)은 RKKY력과 정자기결합력으로 설명할 수 있다. 자유자성층의 보자력 (Hcf; coercivity of the free layer)은 기존의 스핀밸브 (TSV; traditional spin valve)에 비해 현저히 감소했으며, t_F가 1 ㎚에서 4 ㎚로 변하여도 4 Oe 이하의 값을 유지하였다. 따라서 SFL의 삽입으로 자유자성층의 연자성 특성을 떨어뜨리지 않으면서 자유자성층 두께의 감소와 MR비의 향상을 가능하게 하였다. We studied the specular spin valve (SSV) having the spin filter layer (SFL) in contact with the ultrathin free layer composed of Ta3/NiFe2/IrMn7/CoFe1/(NOL1)/CoFe2/Cu1.8/CoFe(t_F)/Cu(t_(SF))/(NOL2)/Ta3.5 (in ㎚) by the magnetron sputtering system. For this anti ferromagnetic Ir₂₂Mn_(78)-pinned spin filter specular spin valve (SFSSV) films, an optimal magnetoresistance (MR) ratio of 11.9% was obtained when both the free layer thickness (t_F) and the SFL thickness (t_(SF)) were 1.5 ㎚, and the MR ratio higher than 11% was maintained even when the t_F was reduced to 1.0 ㎚. It was due to increase of specular electron by the nano-oxide layer (NOL) and of current shunting through the SFL. Moreover, the interlayer coupling field (H_int) between free layer and pinned layer could be explained by considering the RKKY and magnetostatic coupling. The coercivity of the free layer (Hcf) was significantly reduced as compared to the traditional spin valve (TSV), and was remained as low as 4 Oe when the t_F varied from 1 ㎚ to 4 ㎚. It was found that the SFL made it possible to reduce the free layer thickness and enhance the MR ratio without degrading the soft magnetic property of the free layer.

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