Abstract
Top synthetic spin valves with structure Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe(P1)/Ru/CoFe(P2)/FeMn/Ta on Si(100) substrate with natural oxide were prepared by dc magnetron sputtering system, and investigated on the magnetoresistance properties and effective exchange bias field. As the thickness of FeMn increased above 150 $\AA$, MR ratio was decreased due to the current shunting effect. As the thickness of free layer decreased below 40$\AA$, MR ratio was reduced rapidly. In case of 40 $\AA$ thick of free layer, spin valve film with a structure Si(100)/Ta(50 $\AA$)/NiFe(27 $\AA$)/CoFe(13 $\AA$)/Cu(26 $\AA$)/CoFe(30 $\AA$)/Ru(7 $\AA$)/CoFe(15 $\AA$)/FeMn(100 $\AA$)/Ta(50 $\AA$) exhibited maximum MR ratio of 7.5 % and an effective exchange bias field of 600 Oe, respectively. Thickness difference dependence in this synthetic spin valve structure on effective exchange field was investigated and interpreted by the analytical method. It should be noted that thickness increase of CoFe(P 1) and decrease of CoFe(P2) in synthetic antiferromagnet leaded to the decrease in effective exchange bias field by experimentally and analytically.
FeMn에 의해 교환 바이어스된 Synthetic antiferromagnet(CoFe/Ru/CoFe)을 가진 Top Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/Ru/CoFe/FeMm/Ta 스핀밸브 구조를 마그네트론 스퍼터링 법으로 제조하여 유효 교환이방성 및 자기저항 특성을 조사하였다. FeMn 반강자성층의 두께가 100$\AA$정도일 때 자기저항비와 유효 교환바이어스 자장이 최대값을 나타내었으며, 100 $\AA$ 이상 두께 증가시 FeMn층을 통한 션팅 전류에 의한 자기저항 효율의 저하로 자기저항이 점점 감소하였다. 자유층의 두께가 40 $\AA$일 때 7.5% 이상의 최대 자기저항비가 얻어졌으며, 자유층의 두께 감소에 따라 자기저항비는 감소하였다. Synthetic antiferrormagnet 구조에서 Cu층에 인접한 CoFe(Pl)층의 두께를 증가시키고 FeMn층에 인접한 CoFe(P2)층의 두께를 감소시켜 그 두께 차이가 증가할수록 자기저항비는 증가하였고 반면 유효 교환 바이어스 자장은 감소하였다. 자기저항특성의 증가는 Pl층 두께 증가로 인한 스핀의존산란 효율의 증가로 이해되었으며, 유효 교환 바이어스 자장의 감소는 최소에너지 모델의 이론적 계산을 통해 감소경향을 검증할 수 있었다.
