Abstract
We investigated the magnetoresistance effect and the exchange coupling of antiferromagnetic Fe$_2$O$_3$ spin-valve film. The X-ray diffractions of the spin-valve films having a different thickness of a $\alpha$-Fe$_2$O$_3$ were measured. The exchange coupling field (H$_{ex}$) between Fe$_2$O$_3$ and pinned NiFe layer was increased from 13.5 Oe to 84.5 Oe, as the thickness of Fe$_2$O$_3$ increased from 400 $\AA$ to 800 $\AA$. The surface roughness of $\alpha$-Fe$_2$O$_3$spin-valves increased with the increase of $\alpha$-Fe$_2$O$_3$thickness. Therefore, the increase of H$_{ex}$ will be due to the increase of the interface roughness. The MR ratios as a function of Fe$_2$O$_3$ thickness was not changed. And H$_{ex}$ increased by the increment of magnetostatic coupling between Fe$_2$O$_3$ and NiFe (pinned-layer) due to the increment of interface roughness. H$_{ex}$ depends on the surface roughness, but the magnetoresistance ratio doesn't doesn't.
Fe$_2$O$_3$를 이용한 스핀밸브 박막에서 발생하는 교환결합력(H$_{ex}$)과 자기저항현상에 대하여 연구하였다. XRD측정결과 제작된 시편에서 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$가 형성되었음을 확인하였다. 바닥층으로 사용한 Fe$_2$O$_3$와 인접한 강자성층 사이에서 교환결합이 발생하였음을 확인하였고, Fe$_2$O$_3$의 두께가 400 $\AA$에서 800 $\AA$으로 증가할 경우, H$_{ex}$가 13.5 Oe에서 84.5 Oe로 증가하였다. AFM을 이용하여 박막의 표면을 조사한 결과, Fe$_2$O$_3$의 두께가 증가함에 따라 표면거칠기가 증가함을 알 수 있었다. 표면거칠기의 증가는 Fe$_2$O$_3$와 인접한 NiFe 사이에서의 정자장결합력을 증가시켜 결과적으로 교환결합력의 증가를 가져온 것으로 해석되며, 두께증가에 따라 교환결합력도 계속 증가하는 경향을 나타내었다. 자기저항비는 Fe$_2$O$_3$의 두께변화에 관계없이 약 2 %대로 일정한 값을 유지하였다. 이는 표면거칠기가 H$_{ex}$의 크기에는 영향을 미치지만 자기저항비에는 영향을 미치지 못하는 것으로 생각된다.
