Effect of Low Temperature Annealing on the Magnetoresistance in Co/Cu Artificial Superlattice

Co/Cu인공초격자에서 저온 열처리가 자기저항에 미치는 영향

Thermal stability of Co/Cu artificial superlattice (AS) prepared by RF-magnetron sputtering and the effect of low temperature annealing on the magnetoresistance of the AS have been investigated in this work. Dependence of annealing behavior on the Cu spacer thickness, Fe underlayer thickness, and kind of the underlayer was examined and the relationship between the interfacial reaction and magnetoresistance was studied. It turned out that when Co/Cu AS was annealed at low temperature ($<450^{\circ}C$), the magnetoresistance could increase in the case of AS with thick spacer Cu ($20~25\AA$) layer, whereas it decreased in the case of AS with thin spacer Cu ($7\AA$) layer, which of the former is in contrast with previous reports and the latter in consistent with them. The increase of magnetoresistance is due to increase of interfacial atomic sharpness, which is supported by low angle X-ray diffraction analysis. The thermal stability of Co/Cu AS was better in the case of thick Fe underlayered AS. Interfacial reaction (separation of intermixed Co and Cu) could be observed at lower temperature for (200)-textured samples than for (111)-textured samples, which can be interpreted in terms of interdiffusion kinetics depending on the crystallographic orientation.

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성된 Co/Cu 인공초격자를 저온에서 열처리함으로써 열적 안정성을 펑가하고 수반된 계면 반응이 자기저항에 미치는 영향을 조사하였다. Cu 사잇층 두께, Fe 바닥층 두께, 바닥층의 종류에 따른 열처리 거동의 차이를 조사하였으며, X선 회절분석과 저항분석을 통해 계면반응과 자기저항의 상관관계를 검토하였다. Co/Cu 인공초격자를 저 온($450^{\circ}C$ 이하) 에서 급속열처리하는 경우 열처리 온도가 증가함에 따라 Cu 사잇층 두께가 얇 을 때 ($7\AA$)에는 기존의 보고와 마찬가지로 자기저항이 일방적으로 감소하였으나 Cu 사잇층 두께가 두꺼울 때($20~25\AA$)에는 이와는 달리 자기저항이 증가하는 것으로 나타났다. 소각 X선 회절 분석 결과에 의하면, 이는 계면 명확성이 증대되기 때문인 것으로 밝혀졌다. Fe 바닥층 두 께가 두꺼울수록 열적 안정성이 우수하였다. (200)우선방위가 발달한 Cu 바닥층의 경우 Fe 바닥층보다 낮은 온도에서 계면반응(Co와 Cu의 분리) 이 일어났는데, 이는 결정방향에 따른 확산속도의 차이로 설명될 수 있었다.