Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

The Korean Magnetics Society (한국자기학회)
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Characteristics of Magnetic Tunnel Junctions Incorporating Nano-Oxide Layers

나노 산화층을 사용한 자기터널접합의 특성

  • Chu, In-Chang (Department of materials Science and Engineering, Korea University) ;
  • Chun, Byong-Sun (Department of materials Science and Engineering, Korea University) ;
  • Song, Min-Sung (Department of materials Science and Engineering, Korea University) ;
  • Lee, Seong-Rae (Department of materials Science and Engineering, Korea University) ;
  • Kim, Young-Keun (Department of materials Science and Engineering, Korea University)
  • 추인창 (고려대학교 공과대학 신소재공학부) ;
  • 전병선 (고려대학교 공과대학 신소재공학부) ;
  • 송민성 (고려대학교 공과대학 신소재공학부) ;
  • 이성래 (고려대학교 공과대학 신소재공학부) ;
  • 김영근 (고려대학교 공과대학 신소재공학부)
  • Published : 2006.04.01
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Abstract

The tunneling magnetoresistance (TMR) ratios of magnetic tunnel junctions (MTJs), in general, decrease abruptly above 250$^{\circ}C$ due to Mn interdiffusion from an antiferromagnet IrMn layer to a ferromagnetic CoFe and/or a tunnel barrier. To improve thermal stability, we prepared MTJs with nano-oxide layers. Using a MTJ structure consisting of underlayer CoNbZr 4/bufferlayer CoFe 10/antiferromaget IrMn 7.5/pinned layer CoFe 3/tunnel barrier AlO/freelayer CoFe 3/capping CoNbZr 2 (nm), we placed a nano-oxide layer (NOL) into the underlayer or bufferlayer. Then, the thermal, structural and magneto-electric properties were measured. The TMR ratio, surface flatness, and thermal stability of the MTJs with NOLs were promoted.

자기터널접합은 일반적으로 $250^{\circ}C$ 이상의 온도에서 터널자기저항비의 저하가 발생하는데 이는 반강자성체로 사용된 IrMn 중 Mn이 강자성체인 CoFe 및 터널배리어로의 내부확산에 기인한다. 자기터널접합의 열적 안정성을 향상시키기 위하여 나노산화층을 삽입하여 Mn의 확산을 제어하였다. CoNbZr 4/CoFe 10/IrMn 7.5/CoFe 3/터널배리어/CoFe 3/CoNbZr 2(nm)와 같은 자기터널접합을 기본구조로 하여 각각의 층에 나노산화층을 삽입하여 열적안정성 및 전자기적 특성을 비교 분석 하였다. 나노산화층의 삽입에 의해 터널자기저항비, 자기터널접합의 표면 평활도 및 열적안정성이 향상되었다.

Keywords

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