Magnetic Characteristics and Annealing Effects of $NiFe/FeMn/NiFe/CoFe/Al_2O_3/CoFe/NiFe$Spin Tunneling Junctions

$NiFe/FeMn/NiFe/CoFe/Al_2O_3/CoFe/NiFe$ 스핀 터널링 접합의 자기적 특성과 열처리 효과

  • Published : 1999.12.01

Abstract

Cross-shape structures of spin tunneling junctions were fabricated using DC magnetron sputtering and metal masks. The film structures were $substrate/Ta/NiFe/FeMn/NiFe/CoFe/Al_2O_3/CoFe/NiFe$ and $substrate/Ta/NiFe/CoFe/ Al_2O_3/CoFe/NiFe/FeMn/NiFe$. Fabrication conditions of insulating layer ($Al_2O_3$) and thickness and sputtering power of each film layer were varied, and maximum magnetoresistance ratio of 24.3 % was obtained. Magnetic characteristic variations in the above mentioned two structures and two types of substrates (Corning glass 7059 and Si(111)) were compared. Annealing of the junctions was performed to find out magnetic characteristic variations expected from the device fabrication. Magneoresistance Ratio were observed to maintain as-deposited value up to 150 $^{\circ}C$ annealing and then to drop rapidly after 180 $^{\circ}C$ annealing.

DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 금속 마스크를 사용하여 십자형태로 substrate/Ta/NiFe/FeMn/NiFe/CoFe/Al2O3/CoFe/NiFe와 substrate/Ta/NiFe/CoFe/Al2O3/CoFe/NiFe/FeMn/NiFe 스핀 터널링 접합 구조를 제조하였다. 이러한 구조에서 절연층(Al2O3)의 형성조건과 각 층의 두께와 파워에 대한 증착율에 변화를 주어 24.3%의 자기 저항비를 얻었다. 두 종류의 구조에 대한 자기적 특성 비교와 Corning glass 7059와 Si(111) 기판의 종류에 따른 결과를 비교하였으며 소자 제조때 수반되는 온도변화에 대한 특성변화를 알아보고자 열처리를 하였다. 열처리 결과 자기 저항비는 15$0^{\circ}C$까지는 어느 정도 일정한 값을 유지하다가 18$0^{\circ}C$ 열처리 후 갑자기 감소하는 결과를 얻었다.

Keywords

References

  1. Phys. Rev. Lett. v.61 M. N. Baibich;J. M .Broto;A. Fert;F. Nguyen Van Day;F. Petrott;D. Etienne;A. Fredrick;J. Chazelas
  2. Phys. Rev. v.B43 B. Dieny;V. S. Sperisonsn;S. S. P. Parkin;B. A. Burney;D. R. Wilhoit;D. Manri
  3. Phys. Rev. Lett. v.68 J. Q. Xiao;J. S. Jiang;C. L. Chien
  4. Phys. Lett. v.54A M. Julliere
  5. Phys. Rev. Lett. v.74 J. S. Moodera;L. R. Kinder;R. Meservey
  6. J. Magn. Magn. Mater. v.139 T. Miyazaki;N. Tezuka
  7. J. Appl. Phys. v.81 W. J. Gallegher;S. S. P. Parkin;Yu. Lu;X. P. Bian;A. Marley;K. P. Roche;R. A.Altman;C. Jahres;T. M. Shaw;Gang Xiao
  8. IEEE Trans. Magn. v.31 D. D. Tang;P. K. Wang;V. S. Speriosu;S. Le
  9. Jpn. J. Appl. Phys. v.36 S. Kumagai;N. Tezuka;T. Miyazaki
  10. Appl. Phys. Lett. v.70 no.13 G. Choe;S. Gupta
  11. J. Appl. Phys. v.83 no.11 M. Sato;H. Kikuchi;K. Kobayashi
  12. J. Appl. Phys. v.85 no.8 S. S. P. Parkin;K. P. Loche;M. G. Samant;P. M. Rice;R. B. Beyer;R. E. Sheuerlein
  13. Phys. Rev. v.B47 V. S. Speriosu;J. P. Nozieres;B. M. Gurney;B. Dieny;T. C. Huang;H. Lefakis
  14. Appl. Phys. Lett. v.73 no.22 R. C. Sousa;J. J. Sun;V. Sares;P. P. Freitas
  15. J. Appl. Phys. v.85 no.8 R. C. Sousa;J. J. Sun;V. Sares;P.P. Freitas