Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

The Korean Magnetics Society (한국자기학회)
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Magnetoresistance and Structural Properties of the Magnetic Tunnel Junction with Ternary Oxide Barrier

삼원계 산화 절연층을 가진 자기터널접합의 자기·구조적 특성에 관한 연구

  • Park, Sung-Min (Division of Materials Science and Engineering, Korea University) ;
  • Lee, Seong-Rae (Division of Materials Science and Engineering, Korea University)
  • 박성민 (고려대학교 공과대학 신소재공학부) ;
  • 이성래 (고려대학교 공과대학 신소재공학부)
  • Published : 2005.08.01
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Abstract

We studied the microstructural evolution of ZrTM-Al (TM=Nb and Ti) alloy films, MR and electrical properties of the MTJ with $ZrTM-AlO_x$ barrier as a function of Zr/TM ratio. We observed that the ternary-oxide barrier reduced the TMR ratio due mainly to the structural defects such as the surface roughness. The change in TMR ratio and $V_h$ with Zr/TM ratio exactly corresponds to the systematic changes in the microstructural variation. Although the MTJ with ternary oxide reduced the TMR and the electrical stabilities, the junction resistances decreased as the Ti and Nb concentration increased due to the band-gap reduction caused by the formation of extra bands

Al에 Zr과 Nb 또는 Zr과 Ti을 첨가한 삼원계 산화층을 절연층으로 사용한 자기터널접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)에서, 각 원소의 비율에 따른 자기적 특성과 절연층의 미세구조 특성을 연구하였다. $(ZrNb)_{0.1}Al_{0.9}$ 및 $(ZrTi)_{0.1}Al_{0.9}$ 삼원계 산화 절연층을 가진 자기터널접합의 자기저항비는 Nb, 또는 Ti과 Zr의 첨가 비율이 1 : 1에 가까워질수록 낮아졌으며, Zr과 비교해 Nb 또는 Ti의 첨가량이 많아질수록 자기터널접합의 저항이 감소하였다. 이는 ZrNbAl, ZrTiAl 삼원계 합금 박막은 비정질인 ZrAl 이원계 합금박막과는 달리 다결정체로서 불균일한 산화 절연층을 형성하여 자기저항 및 전기적 특성을 감소시키는 역할을 하기 때문이다. 그러나 삼원계 산화 절연층의 경우 이원계 경우보다 낮은 터널 저항을 특성을 나타내었으며 이는 Nb 또는 Ti이 벤드갭 내에 국부적 에너지 준위를 만들어 에너지 장벽이 감소된 효과로 추측된다.

Keywords

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