스핀벨브 거대 자기저항 헤드용 자기 교환결합 박막

국문 초록 (Abstract)

거대 자기 저항(Giantmagnetoresistance : GMR)은 인접한 자성층의 스핀방향 차이에 따라 전도전자의 부가적인 산란에 의해 저항의 변화가 생기며 정상 자기저항(Ordinary magnetoresistance : OMR)이나 이방성 자기저항(Anisotropic magnetoresistance : AMR)과는 다르다. 자성층/비자성층 박막구조에서 비자성층의 적절한 두께에서는 인접한 자성층간에 반강자성 결합을 하여 이때 자기저항이 크게 변하는 것을 거대자기현상이라 한다.
GMR 재료는 기존의 AMR 자기저항재료인 permalloy계 박막에 비해 수배에서 수십배 큰 자기저항을 가지므로 2000년대의 10 Gbit/in^2 기록 밀도기술에 필요한 MR 자기헤드재료, 고감도 센서 및 MRAM(Magnetoresistance Random Access Memory)등의 응용에 활발한 연구가 이루어지고 있다.
본 연구에서는 스핀 밸브형 거대 자기저항 헤드용 자기교환 결합 박막을 스퍼터링 방법으로 제조하고, 또한 제조된 박막을 특성 측정장치를 사용하여 박막의 자기적 성질을 측정함으로써 자기헤드로 적합한 박막을 제조 하는데 목적이 있다. 또한 제조된 박막을 특성 측정장치를 사용하여 박막의 자기적 성질을 측정하였다.
RF diode sputtering 방법으로 Permalloy 와 자기교환 결합을 하는 TbCo 와 FeMn 을 사용하여 스핀밸브구조의 박막을 제조하였다. Glass/NiFe/Cu/NiFe/TbCo(FeMn), glass/Ta/NiFe/Co/Cu/Co/NiFe/FeMn 순으로 증착하였다. 박막 증착시 기판 주위에 SmCo_5 영구자석을 배치하여 45 Oe 정도의 자장을 인가하여 강자성층이 이방성을 갖도록 하였다. 박막의 자기적 특성은 VSM 을 사용하여 측정하였고, 본 연구실에서 자체 제작된 자기저항 측정장치를 사용하여 자기저항을 측정하였다.
TbCo(FeMn) 와 교환결합된 NiFe 층은 작은 크기의 외부자기장에 자화가 회전하지 않고, 본래의 방향을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
또한 위와같이 제조된 glass/NiFe/Cu/NiFe/TbCo (FeMn) 스핀밸브 구조에서 ~ 2.4%, glass/Ta/NiFe/Co/Cu/Co/NiFe/FeMn 스핀밸브 구조에서 ~ 5.25% 정도의 자기저항변화율을 얻었다. 50 Oe 이하의 작은 자장 하에서 높은 자기저항변화율을 얻을 수 있었다. TbCo, FeMn층과 교환결합된 NiFe 층은 작은 외부자기장에 자화방향이 회전하지 않고 본래의 방향을 유지하려는 자기교환결합 형성을 보였고 이것으로부터 거대 자기저항을 나타낼 수 있는 자기 거동 현상을 설명할 수 있으며 또한 바닥층과 Co 층의 유무관계, Pinning 층의 두께, 그리고 Cu 층의 두께와 증착조건등이 매우 민감한 반응을 보였다.

목차 (Table of Contents)

• 요약문
• 1. 서론
• 2. 연구 배경
• 3. 실험 방법
• 4. 실험결과 및 고찰
• 5. 결론
• 6. 참고문헌
• 7. 발표논문
• 8. 연구결과 활용방안
• 9. 참고 및 건의사항
• 10.배출 인력 양성