Abstract
The magnetoresistance characteristics of FeN/Co/Cu/Co and FeN/Co/Cu/Co/Cu/Co/FeN multilayers using ferromagnetic iron-nitrides (FeN) has been studied. The microstructure of FeN film is the mixed ${\alpha}$-Fe and $\varepsilon$-Fe$_3$N phase on the condition that the flow rate of N$_2$ gas is over 0.4 sccm. The magnetoresistance effect is observed because of shape magnetic anisotropy induced by needle-shaped $\varepsilon$-Fe$_3$N phase. This magnetoresistance effect changes, because the degree that the shape magnetic anisotropy adheres to the adjacent Co pinned layer is varied according to the flow rate of N$_2$ gas and the thickness of FeN film. The best magnetoresistance effect is obtained on the condition that the thickness of Co free layer is 70 ${\AA}$ and the maximum MR ratio(%) value of 3.2% shows in the FeN(250 ${\AA}$)/Co(70 ${\AA}$)/Cu(25 ${\AA}$)/Co(70 ${\AA}$)/Cu(25 ${\AA}$)/Co(70 ${\AA}$)/FeN(250 ${\AA}$) mutilayer film which is fabricated at the N, gas flow rate of 0.5 sccm and the FeN film thickness of 250 ${\AA}$. Four steps are observed in the magnetoresistance curve owing to this difference of coercive force, because respective magnetic layers in the multilayer possess different coercive forces. These effects observed in these mutilayer films can be expected to application to the memory device the same MRAM as can carry out simultaneously four signals.
질화철(FeN)막을 이용한 FeN/Co/Cu/Co와 FeN/Co/Cu/Co/Cu/Co/FeN 다층막의 자기저항효과를 조사하였다. 질소유량이 0.4 sccm 이상인 조건에서 제작한 FeN막의 결정구조는 $\alpha$-Fe와 $\varepsilon$-Fe$_3$N상의 혼합상이며 침상구조인 $\varepsilon$-Fe$_3$N상에 의해 유도되는 형상자기이방성 때문에 자기저항효과가 관찰된다. 자기저항효과는 FeN막의 질소 유량과 두께에 따라서 달라지며 이는 FeN막의 $\varepsilon$-Fe$_3$N상에 의해 유도되는 형상자기이방성이 자유층과 고착층에 미치는 범위가 질소유량과 두께에 따라 달라지기 때문이다. 자유층인 Co막의 두께가 70 $\AA$인 조건에서 가장 우수한 자기저항비와 자기저항감도를 나타내며 자기저항비는 질소유량이 0.5 sccm이고 두께가 250 $\AA$인 조건에서 제작된 FeN/Co/Cu/Co/Cu/Co/FeN 다층막에서 3.2 %로 최대값을 나타낸다. 이 다층막의 3개의 자성층은 각기 다른 보자력을 갖고 있으므로 자기저항곡선상에 각각의 보자력 차이에 의한 step을 형성하며 MRAM 등으로 응용시 4개의 신호를 동시에 구현할 수 있을 것으로 기대된다.