Abstract
Ferromagnetic amorphous $Ni_{16}Fe_{62}Si_8B_{14}$ and $Co_{70.5}Fe_{4.5}Si_{15}B_{10}$ layers have been devised and incorporated as free layers of magnetic tunnel junctions (MTJs) to improve MRAM reading and writing performance. The NiFeSiB and CoFeSiB single-layer film exhibited a lower saturation magnetization ($Ms=800emu/cm^3,\;and\;560emu/cm^3$, respectively) compared to that of a $Co_{90}Fe_{10}(Ms=1400emu/cm^3)$. Because amorphous ferromagnetic materials have lower Ms than crystalline ones, the MTJs incorporating amorphous ferromagnetic materials offer lower switching field ($H_{sw}$) values than that of the traditional CoFe-based MTJ. The double-barrier MTJ with an amorphous NiFeSiB free layer offered smooth surface resulting in low bias voltage dependence, and high $V_h\;and\;V_{bd}$ compared with the values of the traditional CoFe-based MTJ.
자기터널접합 기반의 MRAM(magnetic random access memory)은 자기저항효과를 응용하는 메모리소자로서 비휘발성과 고속 정보처리가 가능할 뿐만 아니라 고집적화 할 수 있는 차세대 통합형 비휘발성 메모리이다. 그러나 기존의 메모리 소자들에 비해 스위칭 산포가 크고, 기록마진(writing margin)이 확보되지 않아 아직까지는 고집적화가 어려운 실정이다. 최근 포화자화가 낮은 NiFeSiB 및 CoFeSiB과 같은 비정질 강자성체를 자기터널접합의 자유층 재료로 사용하여 스위칭 자기장의 거대화를 크게 감소시켜 MRAM의 기록마진을 높이는 연구결과에 관해 정리하여 보았다. 그리고 이러한 물질을 이용하여 자기터널접합의 재생마진(reading margin)과 관련된 터널자기저항비의 인가전압의존성을 저감시킬 수 있었다. 본고에서는 나노자기소자 기술의 중요한 분야인 MRAM의 기술발전 방향과 연구사례를 소개하고자 한다.
