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Annealing Effect on Exchange Bias in NiFe/FeMn/CoFe Trilayer Thin Films

  • Kim, Ki-Yeon;Choi, Hyeok-Cheol;You, Chun-Yeol;Lee, Jeong-Soo
    • Journal of Magnetics
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    • 제13권3호
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    • pp.97-101
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    • 2008
  • We investigated the exchange bias fields at the NiFe/FeMn and FeMn/CoFe interfaces in 18.9-nm NiFe/15.0-nm FeMn/17.6-nm CoFe trilayer thin films as the annealing temperature was varied from room temperature to $250^{\circ}C$ in a vacuum for 1 hour in a magnetic field of 150 Oe. Interestingly, magnetic hysteresis (M-H) measurements showed that NiFe/FeMn/CoFe trilayer thin films exhibited a completely contrasting variation of the exchange bias fields at both the NiFe/FeMn and FeMn/CoFe interfaces with annealing temperatures. High-angle X-ray diffraction (XRD) measurements indicated the absence of any discernible effect of thermal treatment on the NiFe(111) and FeMn(111) peaks. The compositional depth profile obtained from X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results presented the asymmetric compositional depth profiles of the Mn and Fe atoms throughout the FeMn layer. We contend that this asymmetric compositional depth profile and the preferential Mn diffusion into the NiFe layer, compared to that into the CoFe layer, are conclusive experimental evidence of the contrasting variation of the exchange bias fields at two interfaces having a common polycrystalline FeMn(111) layer.

불순 Fe를 함유한 A356 주조합금에서 미세조직 형성에 관한 Mn과 Cr의 효과 (The Effects of Mn and Cr Additions on the Microstructure of A356 Alloys Containing Impure Fe)

  • 한상원
    • 한국주조공학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.128-133
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    • 2005
  • The effects of Mn and Cr on the crystallization behaviors of Fe-bearing intennetallics in A356 alloy were studied. Coarse and acicular ${\beta}-Al_{5}$FeSi phase in A356-0.20wt.%Fe alloy was modified into small ${\alpha}$-Al(Fe,Mn)Si and ${\alpha}$-Al(Fe,Cr)Si phases in response to Mn and Cr addition, respectively. Increasing of Mn addition amount elevates the crystallizing temperature of ${\alpha}$-Al(Fe,Mn)Si and the Mn/Fe ratio in the ${\alpha}$-Al(Fe,Mn)Si. Cr is more effective to modify ${\beta}-Al_{5}$FeSi in comparison with Mn. ${\alpha}$-Al(Fe,Mn)Si phase had BCC/SC dual structure.

Ni-Fe/Co-Fe/Mn-Ir/Cu/buffer/Si 다층박막의 교환이방성에 관한 연구 (A study on the exchange anisotropy of Ni-Fe/Co-Fe/Mn-Ir/Cu/buffer/Si multialyers)

  • 윤성용;노재철;전동민;임흥순;서수정
    • 한국결정성장학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.36-41
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    • 2000
  • 본 실험에서는 D.C magnetron sputtering을 사용하여 Ni-Fe/Co-Fe/Mn-Ir/Cu/buffer/Si 다층박막의 교환이방성에 관하여 연구하였다. 일반적인 Ni-Fe/Mn-Ir/buffer(Cu)/Si의 다층박막 구조는 낮은 교환결합 자계에 의하여 강자성체를 완전히 고착시키지 못한다. 따라서 Ni-Fe/Mn-Ir/buffer/Si 다층박막의 $H_{ex}$를 증가시키기 위해 하지층으로 Cu/Ta을 사용하여 Mn-Ir막의 결정립 부피를 증가시키고 Ni-Fe.Mn-Ir계면에 Co-Fe을 삽입하여 반강자성체/강자성체 계면에서의 epitaxy 경향을 향상시켜 2배 이상의 $H_{ex}$의 증가를 얻을 수 있었다. 또한 ferromagnete/Mn-Ir/buffer/Si의 다층박막 구조에서는 Mn-Ir거 두께에 따른 He일 변화 거동은 Mn-Ir/ferromagnete/buffer/Si다층박막구조와는 다른데 이와 같은 이유는 적층순서에 따라서 반강자성체 결정립의 부피분포와 계면에서의 교환결합 에너지가 차이가 나기 때문인 것으로 사료된다.

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Ni80Fe20/[Ir22/Mn78-Mn]/Co75Fe25 다층박막에서 Mn 함유량에 의존하는 교환결합력과 열적안정성 (Exchange Coupling Field and Thermal Stability of Ni80Fe20/[Ir22/Mn78-Mn]/Co75Fe25 Multilayer Depending on Mn Content)

  • 김보경;이진용;김순섭;황도근;이상석;황재연;김미양;이장로
    • 한국자기학회지
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    • 제13권5호
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    • pp.187-192
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    • 2003
  • IrMn에 Mn을 첨가시킨 N $i_{80}$F $e_{20}$/[I $r_{22}$M $n_{78}$-Mn] $Co_{75}$F $e_{25}$ 다층박막을 상온에서 이온빔 증착(ion beam deposition: IBD)법으로 제작하여 그 자기적 및 열적 특성을 연구하였다. Mn이 첨가된 NiFe/[IrMn-Mn]/CoFe다층박막은 Mn이 첨가되지 않은 순수 합금 IrMn 박막 위의 CoFe 고정층 보다 큰 교환결합력( $H_{ex}$)과 방해온도(blocking temperature: $T_{b}$)을 가지고 있었다. Mn이 첨가되지 않는 I $r_{22}$M $n_{78}$ 와 CoFe 사이의 $H_{ex}$는 상온에서 거의 없었으나, 25$0^{\circ}C$ 열처리 후 100 Oe로 나타났다. IrMn 내에서 76.8-78.1 vol% Mn일 때, $H_{ex}$$T_{b}$는 크게 향상되었고, Mn이 0.6 vol%씩 증가함에 따라 크게 줄어들었다. NiFe/[IrMn-Mn]/CoFe 다층박막 구조에서 [(111)CoFe, NiFe]/(111)IrM $n_3$인 x-선 회절 피크비 평균값은 75.5, 77.5, 79.3 vol% Mn일 때 각각 1.4, 0.8, 0.6였다. 특히, 열처리 전 77.5과 78.7 vol% Mn일 때, $H_{ex}$는 각각 259와 150 Oe였다. 77.5 vol% Mn인 경우, $H_{ex}$가 열처리 온도 35$0^{\circ}C$까지 475 Oe였으며, 450 $^{\circ}C$에서는 200 Oe로 크게 감소하였다. 따라서 합금형 반강자성체 IrMn에서 높은 $H_{ex}$$T_{b}$을 얻을 수 있는 최적의 Mn 함유량의 존재를 확인하였다.다.다. 확인하였다.다.하였다.다.

NiFe/[FeMn/Mn]80/NiFe 다층박막에서 극-초박막 Mn 삽입에 의한 교환결합세기와 열적 안정성 향상 (Enhancement of Exchange Coupling Field and Thermal Stability by an Ultra-thin Mn Inserted layer on NiFe/[FeMn/Mn]80/NiFe Multilayers)

  • 김보경;이진용;함상희;이상석;황도근
    • 한국자기학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.53-58
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    • 2003
  • Mn층 삽입에 의한 NiFe/[FeMn/Mn]$_{80}$/NiFe 다층박막에서 열처리에 따른 교환결합세기의 변화를 조사하였다. Ta(50$\AA$)/NiFe(150 $\AA$)/[F $e_{53}$M $n_{47}$(1.25 $\AA$)/Mn(0 $\AA$, 0.11 $\AA$, 0.3 $\AA$)]$_{80}$/NiFe(90 $\AA$)/Ta(50 $\AA$) 다층박막을 이온빔 증착 스퍼터링법으로 제작하였다. 삽입한 Mn 총 두께가 0 $\AA$, 9 $\AA$, 그리고 24 $\AA$인 다층박막에 대해 조사된 fcc 결정조직의 x-선 회절세기의 비인 NiFe(111)/FeMn(111)값은 각각 0.65, 0.90, 그리고 1.5이었다. Mn이 삽입되지 않은 시료인 경우, 열처리 온도 30$0^{\circ}C$에서 상부 NiFe층의 교환결합세기는 260 Oe로 유지한 후 35$0^{\circ}C$에서 사라졌다. Mn 삽입층의 두께가 0.11 $\AA$, 0.3 $\AA$인 두개의 시료에 대해, 300 $^{\circ}C$에서 상부 NiFe층의 교환결합세기는 각각 310 Oe와 180 Oe로 유지한 후 40$0^{\circ}C$에서 모두 사라졌다. 한편 하부 NiFe층의 교환결합세기는 250 $^{\circ}C$까지 100 Oe에서 70 Oe로 감소하는 동일한 경향을 보여 주었고, 300 $^{\circ}C$ 이상부터는 증가하는 경향이 관찰되었다. 다층박막 내에 뿔뿔이 산란하여 이동하는 Mn 원자의 확산은 주로 결정 조직의 결함이 생성되고 치밀도가 약한 상부 NiFe 층에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 극 초박막 형태로 Mn 원자층의 삽입에 의한 NiFe/[FeMn/Mn]80/NiFe 다층박막에서 교환결합세기와 열적 안정성 향상을 보여 주었다.

스퍼터링 가스내 수소첨가에 의한 NiFe/FeMn의 교환결합력 향상에 관한 연구 (Effect of $Ar/H_2$ Mixed Gas Sputtering on the Exchange Coupling of NiFe/WeMn Interface)

  • 이성래;박병준;김성훈;김영근
    • 한국자기학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.146-150
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    • 2001
  • 스퍼터 증착시 수소 첨가가 NiFe/FeMn의 교환결합 자계 (H$_{ex}$)에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. Si(100)/Ta(50 $\AA$)/NiFe(60 $\AA$)/FeMn(250 $\AA$)Ta(50 $\AA$)의 경우는 하지층 NiFe 증착시 수소 첨가량이 8%에서 H$_{ex}$과 H$_{c}$ 최적 특성을 보였다. Si(100)/Ta(50 $\AA$)/NiFe(60 $\AA$)/FeMn(250 $\AA$)/NiFe(70 $\AA$)/Ta(50 $\AA$) 시편에서 FeMn 증착 시에는 5% 수소 혼합개스에서 H$_{ex}$가 148 Oe로서 최적 특성을 보였다. 이는 수소 첨가에 의해 하지층 NiFe의 (111) 우선배항성 향상, 결정립 크기의 증가 및 음력이 감소하였으며 그에 따라 FeMn의 (111) 우선 배향성 및 결정립의 크기가 증가한 결과이다.다.결과이다.

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Fe, Mn, Cu, Zn의 Systematic Variation 시비가 Orchardgrass 및 White Clover중 이들의 상대 함량, 탈취량 및 상호비율에 미치는 영향 (Effects of Systematic Variation Application of Fe, Mn, Cu, and Zn on These Relative Contents, Uptake Amounts, and Mutual Ratios in Orchardgrass and White Clover)

  • 정연규
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.281-292
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    • 2004
  • 미량요소 Fe, Mn, Cu 및 Zn의 systematic variation 시비가 orchardgrass 및 white clover의 생육, 개화, 수량, 양분 함량 등에 미치는 영향 등을 구명하였다. 다량요소 양분을 동일량 시비한 조건에서 Fe/Cu(시험군-1), Mn/Zn(시험군-2) 및 Fe+Cu/Mn+Zn(시험군-3) 시험에서는 각 시험군 처리별 총 시비량을 systematic variation 방법으로 0/100, 25/75, 50/50, 75/25 및 $100/0\%$ 비율로 시비처리 하였고, Fe/Mn/Cu/Zn(시험군-4) 시험에서는 각 주성분을 $70\%$, 기타 성분의 처리를 각각 $10\%$(합계 $100\%$) 비율로 시비처리 하였다. 1. 처러별 미량요소의 상대 함량, 탈취량 및 상호비율은 두 초종간 차이를 보였다. Fe 처리별 Fe-함량, 상대 함량 및 탈취량의 차이는 상대적으로 경미하였고, 반면에 Mn과 Cu의 경우는 이들의 처리에 따라서 다소 일관성 있는 차이를 보였다. 일반적으로 Mn 시비에 따른 높은 U-상대 함량에서는 Fe, Cu 및 Zn은 함량의 면화가 없이 상대 함량이 낮아졌다. 2. 미량요소 탈취량의 증가는 수량 증가와는 다소 다른 특성을 보였고, 처리별 수량 차이가 없이 탈취향의 증가만 보이기도 하였다. Mn 시비에 따른 Mn-탈취량의 증가는 수량의 증가율보다 상대적으로 더 높았다. 각 미량요소 탈취량의 증가는 Mn과 Cu 처리에서는 뚜렷하였으나, Fe과 Zn의 처리에서는 경미한 차이를 보였다. 3. Fe과 Zn보다 Mn과 Cu(특히 Mn)의 처리에 따라서 여러 상호 비율들이 큰 차이를 보였다. Fe/Cu시험에서 처리별 Fe/Cu 비율은 orchardgrass는 6.0~10.5, white clover는 $10.2\~16.4$ 수준의 차이를 보였다. Fe+Cu/Mn+Zn 시험에서 처리별 Mn/Cu, Mn/Zn 및 Fe/Mn 상호 비율이 상대적으로 뚜렷한 차이를 보였다. 일반적으로 Fe/Mn 비율의 불균형이 white clover의 불량한 생육특성과 연관성이 있고, 이 조건에서도 다른 양이온 미량요소의 시비 비율 또는 상호 비율에 따라서 다소 양호해졌음을 보여주었다.

Co/Cu/Co/FeMn 스핀밸브의 자기저항 특성 향상 연구 (Study on the Improvement of Exchange Bias and Magnetoresistance in Co/Cu/Co/FeMn Spin Valve by Heat Treatment)

  • 김홍진;배준수;노은선;이택동;이혁모
    • 한국자기학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.24-29
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    • 2002
  • 반강자성 FeMn과 강자성 Co를 이용한 기판/Co/Cu/Co/FeMn 구조의 스핀밸브를 제조하여 자기저항 특성을 조사하였다. Cu를 하지층으로 하여 FeMn 반강자성층을 형성시킨 결과 ${\gamma}$y-FeMn과 고착층 Co와의 교환이방성 결합이 향상되었다. FeMn증착시 Ar 압력과 power를 달리해가며 최적의 FeMn 증착조건을 고찰하였다. 이로부터 FeMn과 Co간의 계면이 평탄해질수록 교환결합의 세기가 증가함을 알 수 있었다. AES 분석으로부터 열처리에 의해 Co와 Cu간 계면고용층이 소멸됨을 확인하였다. 기판/Co/Cu/Co/FeMn 스핀밸브를 열처리함으로써 교환이방성 결합과 자기저항비를 각각 3배와 1.4배 이상 향상시켰다.

Fe, Mn, Cu 및 Zn의 Systematic Variation 시비가 Orchardgrass 및 White clover의 생육, 뿌리/근류 및 개화에 미치는 영향 (Effects of Systematic Variation Application of Fe, Mn, Cu, and Zn on the Growth, Root/Nodule, and Flowering of Orchardgrass and White Clover)

  • 정연규
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.105-114
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    • 2004
  • Orcharduass 및 white clover에서 미량요소 Fe, Mn, Cu, Zn의 systematic variations 시비가 목초의 생육, 재화, 수량, 양분 함량 등에 미치는 영향 등을 구명하였다. 다량요소 양분을 동일량 시비한 조건에서 시험군-1(Fe/Cu), 시험군-2(Mn/Zn), 시험군-3(Fe+Cu/Mn+Zn)의 처리내용은 시험군별 총 시비량을 systematic variation 방법으로 각각 0/100, 25/75, 50/50, 75/25, 100/0% 비율로 나누어 시비 처리 하였고, 시험군-4(FeMn/Cu/Zn)에서는 각 기준처리 70%, 기타처리는 각각 10%(합계 100%) 비율로 시비 처리하였다. 1) White clover에서 Fe과 Mn 간의 길항작용에 의한 Mn과 Fe결핍 황화현상을 블 수 있었다. 또한 처리별 뿌리생육, 근류와 개화에 미치는 영향은 일반적으로 상호 밀접한 연관성을 보였다. Fe/Cu 비율시험에서 white clover는 0/100 및 25/75% 처리에서 F-결핍 황화현상이 나타났으며 100/0%처리는 다른 처리에 비해서 뿌리생육(색도, 밀도 및 근류형성) 및 재화/화아 수가 불량하였다. 그러고 50/50과 75/25% 처리에서는 다른 처리에 비해서 다소 빠른 개화를 보였다. 2) Mn/Zn 비율시험에서 white clover는 특히 0/100% 처리에서 심한 Mn 결핍 황화현상이 나타났으며 또한 25/75 및 50/50 처리에서도 이 증상을 다소 불 수 있었다. 높은 Mn/Zn 비율의 처리에서 일반적으로 양호한 부리생육과 증가된 개화/화아 수를 보였다. 3) Fe+Cu/Mn+Zn 비율시험에서 white clover는 0/100% 처리에서 Fe 결핍 황화현상을 그리고 100/0 처리에서는 Mn 결핍 황화현상을 보였고 모두 뿌리생육의 불량과 개화/화아 수 감소를 보였다. 75/25 비율에서 가장 양호한 뿌리생육과 많은 개화/화아 수를 보였다. 4) Fe/Mn/Cu/Zn 비율시험에서 white clover는 처리비율에 따라서 Fe과 Mn 결핍증상이 나타났으며 반면에 Cu와 Zn 결핍증상은 나타나지 않았다. Zn>Cu>Mn>Fe-7% 시비처리 순으로 개화/화아 수가 많았다.

Effect of Manganese Content on the Magnetic Susceptibility of Ferrous-Manganese Alloys: Correlation between Microstructure on X-Ray Diffraction and Size of the Low-Intensity Area on MRI

  • Youn, Sung Won;Kim, Moon Jung;Yi, Seounghoon;Ahn, Hyun Jin;Park, Kwan Kyu;Lee, Jongmin;Lee, Young-Cheol
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제19권2호
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    • pp.76-87
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    • 2015
  • Purpose: There is an ongoing search for a stent material that produces a reduced susceptibility artifact. This study evaluated the effect of manganese (Mn) content on the MRI susceptibility artifact of ferrous-manganese (Fe-Mn) alloys, and investigated the correlation between MRI findings and measurements of Fe-Mn microstructure on X-ray diffraction (XRD). Materials and Methods: Fe-Mn binary alloys were prepared with Mn contents varying from 10% to 35% by weight (i.e., 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, and 35%; designated as Fe-10Mn, Fe-15Mn, Fe-20Mn, Fe-25Mn, Fe-30Mn, and Fe-35Mn, respectively), and their microstructure was evaluated using XRD. Three-dimensional spoiled gradient echo sequences of cylindrical specimens were obtained in parallel and perpendicular to the static magnetic field (B0). In addition, T1-weighted spin echo, T2-weighted fast spin echo, and $T2^*$weighted gradient echo images were obtained. The size of the low-intensity area on MRI was measured for each of the Fe-Mn binary alloys prepared. Results: Three phases of ${\alpha}^{\prime}$-martensite, ${\gamma}$-austenite, and ${\varepsilon}$-martensite were seen on XRD, and their composition changed from ${\alpha}^{\prime}$-martensite to ${\gamma}$-austenite and/or ${\varepsilon}$-martensite, with increasing Mn content. The Fe-10Mn and Fe-15Mn specimens comprised ${\alpha}^{\prime}$-martensite, the Fe-20Mn and Fe-25Mn specimens comprised ${\gamma}+{\varepsilon}$ phases, and the Fe-30Mn and Fe-35Mn specimens exhibited a single ${\gamma}$ phase. The size of the low-intensity areas of Fe-Mn on MRI decreased relative to its microstructure on XRD with increasing Mn content. Conclusion: Based on these findings, proper conditioning of the Mn content in Fe-Mn alloys will improve its visibility on MR angiography, and a Mn content of more than 25% is recommended to reduce the magnetic susceptibility artifacts on MRI. A reduced artifact of Fe-Mn alloys on MRI is closely related to the paramagnetic constitution of ${\gamma}$-austenite and/or ${\varepsilon}$-martensite.