Abstract
Cross-geometrical Cr/Co/Al-Ox/Co/Ni-Fe tunnel junctions were fabricated by magnetron sputtering. To form an insulating layer, The Al layer was oxidized in an atmosphere of oxygen-argon mixture at low power after deposition. To enhance the coercivity of the bottom Co layer, The Cr seed layer was deposited on the glass and it led to increase in coercivity. The coercivity increase is due to the increase of roughness through the Cr thickness. In over oxidation time, the oxidation of Co bottom layer and flat interface of insulator can increase the bottom Co coercivity. But TMR ratio gradually decrease. TMR ratio is relevant with Cr thickness, insulator thickness, and oxidation time. The maximum TMR ratio was 14% at room temperature and the TMR ratio was decreased to half at 0.51 V.
본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터를 사용하여 Cr/Co/Al-Ox/Co/Ni-Fe 다층박막에 다양한 두께의 Cr 하지층을 삽입함에 따른 자기적 특성 및 전기적 특성에 관하여 연구하였다. 3 nm 두께의 Cr 하지층 증착시 자기저항비의 변화는 관찰할 수 없었고 적정한 Cr두께가 증가함에 따라 Co의 보자력이 크게 증가되었다 또한, 산화시간이 길수록 두 강자성층간에 보자력 차이 및 절연층의 저항이 점차 증가하였는데, 이는 산화시간에 따라 상부층 계면의 평탄성의 증가에 기인하는 것으로 생각되며 TEM을 통하여 확인할 수 있었다. Cr 하지층 유무에 관계없이 최고 자기저항비가 나타나는 절연층의 산화시간은 60~70초로 비슷하였지만 Cr 두께가 증가할수록 자기저항비는 감소하였다. 이는 전극간 계면의 거칠기의 증가로 인해 미반응 Al의 잔존 확률이 상대적으로 커짐에 따라 터널 전자의 산란이 증가함으로써 나타나는 것으로 생각된다. 이러한 결과로 Cr하지층의 두께는 3 nm로 고정하였으며 하지층의 증착 및 적정산화를 통하여 두 강자성층간에 큰 보자력 차이를 유도할 수 있었다. 이는 재현성에 있어서 가장 큰 문제점을 지닌 TMR 소자에 매우 긍정적인 해결방안을 제시할 수 있게 된다.̄
