• 한국자기학회지
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• 제17권3호
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• pp.124-127
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• 2007

비정질 $Co_{70.5}Fe_{4.5}Si_{15}B_{10}$층을 갖는 자기터널접합(magnetic tunneling junctions; MTJ)를 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 중점적으로 이해하기 위하여 기존의 사용된 CoFe 그리고 NiFe층들을 대신하여 비정질 강자성체 CoFeSiB을 사용하였다. CoFeSiB은 CoFe과 NiFe보다 각각 낮은 포화자기장($M_s:\;560\;emu/cm^3$)과 높은 자기이방성 상수($K_u:\;0.2800\;erg/cm^3$)를 갖는다. CoFeSiB층들의 사이에 1.0 nm Ru층 삽입시 $-0.003\;erg/cm^3$ 교환결합에너지($J_{ex}$)를 나타내었다. $Si-SiO_2-Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/$AlO_x$/CoFeSiB 7 또는 CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60(in nm) MTJ 구조의 터널접합에 대하여 실험 및 시뮬레이션 결과를 통하여 낮은 $J_{ex}$에 기인하는 스위칭 자기장(switching field; $H_{sw}$)의 시료 크기 의존성이 나타나는 것을 알 수 있었다. CoFeSiB 합성형 반강자성 구조는 micrometer뿐만 아니라 submicrometer 시료 크기영역에서도 보자력($H_c$)의 감소와 민감도를 증가 시킴으로써 자기 스위칭 특성에 유리한 것으로 확인 되었다.

• Journal of Magnetics
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• 제11권1호
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• pp.25-29
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• 2006

Recent experiments have demonstrated high TMR ratios in MTJs with the MgO barrier [1,2]. The CoFeB/MgO/CoFeB junctions showed better properties than the CoFe/MgO/CoFe junctions because the MgO layer had a good crystalline structure with (001) texture and smooth and sharp interface between CoFeB/MgO [3]. The amorphous CoFeB with 20 at%B starts the crystallization at $340^{\circ}C$ [4] and this crystallization of the CoFeB helps obtaining the high TMR ratio. In this work, the compositional changes in the MgO barrier and at the interface of CoFeB/MgO/CoFeB after the CoFeB crystallization were studied in annealed MTJs. XPS depth profiles were utilized. TEM analyses showed that the MgO barrier had (100) texture on CoFeB in the junctions. B in the bottom CoFeB layer diffused into the MgO barrier and B-oxide was formed at the interface of CoFeB/MgO/CoFeB after the CoFeB crystallization.

• 한국자기학회지
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• 제15권6호
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• pp.315-319
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• 2005

본 연구에서는 자기터널접합(MTJs; magnetic tunnel junctions)의 스위칭 자기장($H_{SW}$)을 감소시키기 위하여 자유층으로 비정질 강자성 $Co_{70.5}Fe_{4,5}Si_{15}B_{10}$ 단일(single) 및 합성형 반강자성(SAF; synthetic antiferromagnet) 층을 사용하였다. $Si/SiO_2/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 7/AlOx/CoFeSiB 7 or CoFeSiB (t)/Ru 1.0/CoFeSiB (7-t)/Ru 60 (in nm) MTJs의 자기저항과 스위칭 특성을 CoFe 자유층과 NiFe 자유층을 갖는 MTJs와 비교하여 조사하였다. CoFeSiB은 포화자화($M_s$)가 $560\;emu/cm^3$으로 CoFe보다 낮고, 이방성 상수(Ku)는 $2800 erg/cm^3$으로 NiFe보다 높다. CoFeSiB SAF 구조에서 CoFeSiB 사이의 Ru 두께가 1.0 nm일 때 교환결합에너지($J_{ex}$)는 $-0.003erg/cm^2$였다. 이와 같이 비교적 작은 $J_{ex}$ 때문에, CoFeSiB SAF 자유층을 갖는 MTJs의 실험 및 Landau-Lisfschitz-Gilbert(LLG)식에 의한 시뮬레이션 결과 모두에서 $H_{SW}$가 접합크기에 의존하는 경향을 보였다. CoFeSiB SAF 자유층 MTJ의 $H_{SW}$는 CoFe, NiFe 또는 CoFeSiB single을 자유층으로 하는 MTJs에 비해 훨씬 낮게 나타났다. 따라서 CoFeSiB SAF를 자유층으로 사용한 MTJ는 micrometer에서 submicrometer 크기 영역 모두에서 보지적의 감소와 민감도 증가와 같은 우수한 스위칭 특성을 갖는 것을 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제1권2호
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• pp.60-68
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• 1991

급속냉각기술로 제조된 $Nd_{14}Fe_{76}Co_{4}B_{6}$ 및 $Nd_{10.5}Fe_{79}Co_{2}Zr_{15}B_{7}$ 자성분말을 사용하여 성형체와 본드자석을 제조하였다. 자기특성, 최적충진률 등의 분말입도 및 형상비에 따른 거동은 합금조성에 따라 달리 나타난다. Co/Fe 비가 작은 저밀도의 $Nd_{10.5}Fe_{79}Co_{2}Zr_{1.5}B_{7}$ 합금이 같은 성형압력에서 성형체의 성형밀도 및 최적충진률이 높아 자기특성이 우수하였으나 반면에 분말입도에 따라 자기특성이 변화하였다. 성형밀도(p)와 성형압력(P) 사이 에는 ${\phi}(g/cm^{2})=5.2~5.6{\times}P^{0.045~0.065}(ton/cm^{2})$의 관계식이 성립된다. 높은 Nd/Fe 비를 갖는 급속냉각된 $Nd_{14}Fe_{76}Co_{4}B_{6}$ 합금의 초미세립(50~60 nm)으로써 높은 보자력($iH_{c}=14~15kOe$)을 보유하나, Nd/Fe비가 낮은 $Nd_{10.5}Fe_{79}Co_{2}Zr_{1.5}B_{7}$ 합금은 결정립이 조대하고(150~400 nm)Nd-rich한 입경계상의 발달이 부진하여 자벽고착기구가 주 보자력 기구 로 판명된 두 합금에서 고착지점으로서의 역할이 불충분하여 보자력이 낮은 것으로 판명되었다.

• Journal of Magnetics
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• 제7권4호
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• pp.143-146
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• 2002

Mechanical milling technique is considered to be a useful way of processing the fine Nd-Fe-B-type powder with high coercivity. In the present study, phase evolution of the $Nd_{15}(Fe_{1-x}Co_{x})_{77}B_{8}$ (x=0-0.6) alloys during the high energy mechanical milling and annealing was investigated. The effect of Co-substitution on the crystallization of the mechanically milled $Nd_{15}(Fe_{1-x}Co_{x})_{77}B_{8}$ amorphous material was examined. The Nd-Fe-B-type alloys can be amorphized completely by a high-energy mechanical milling. On annealing of the amorphous material, fine $\alpha$-Fe crystallites form first from the amorphous. These fine $\alpha$-Fe crystallites reacts with the remaining amorphous afterwards, leading to crystallization to $Nd_2Fe_{14}$B phase. The Co-substitution for Fe in $Nd_{15}(Fe_{1-x}Co_{x})_{77}B_{8}$ ($\mu$x=0∼0.6) alloys lower significantly the crystallization temperature of the amorphous phase to the $Nd_2Fe_{14}$B phase. The mechanically milled and annealed $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ alloy without Co-substitution exhibits consistently better magnetic properties with respect to the alloys with Co-substitution.

• 한국자기학회지
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• 제17권4호
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• pp.162-165
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• 2007

본 연구에서는 CoFeB/MgO/CoFeB 구조를 가지는 자기터널접합에서 capping층 재료의 종류와 열처리 시간에 따른 비정질 top CoFeB 자성층의 결정화 상태 및 자기터널접합의 자기적 특성 변화에 대한 연구결과를 비교 분석 하였다. Hcp(Hexagonal close-packed)의 결정구조를 가지는 Ru(002)를 capping층 재료로 사용한 자기터널접합 박막의 경우에는 열처리 이후 Ru과 인접한 부분의 top CoFeB이 bcc-CoFe(110)로 성장하는 반면, TiAl과 ZrAl을 capping층 재료로 사용한 자기터널접합의 경우는 열처리 이후 top CoFeB이 MgO와 epitaxial하게 bcc-CoFe(002)로 결정성장 하였다. 이로 인해 Ru을 사용한 자기터널접합의 터널자기 저항비(46.7%)보다 약 1.5배 높은 터널자기저항비(TiAl: 71.8%, ZrAl: 72.7%)를 나타내었다.

• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.276-278
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• 2006

스위칭 특성을 향상시키기 위하여 비정질 강자성 CoFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)의 스위칭 특성을 연구하였다. 자기터널접합의 구조는 $Si/SiO_{2}/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe 10/CoFe $7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(nm)$이다. CoFeSiB는 $560\;emu/cm^{3}$의 낮은 포화자화도와 $2800\;erg/cm^{3}$의 높은 이방성 상수를 가졌다. 이러한 특성이 자기터널접합의 낮은 보자력($H_{c}$)과 높은 자장민감도를 갖게 한다. 이것은 또한 Landau-Lisfschitz-Gilbert 방정식에 근거한 미세자기 전산시뮬레이션을 통하여 submicrometersized elements에서도 확인하였다. CoFeSiB 자유층 두께를 증가함으로서 스위칭 특성은 반자화 자기장의 증가로 인하여 더욱더 나빠졌다.

• 한국자기학회지
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• 제9권3호
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• pp.154-158
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• 1999

Nd 함유량을 2~6at.%로 변화시킨 $\alpha$-(Fe, Co)-B-Nb-Cu 초미세결정립합금의 미세조직 및 자기특성을 조사하였다. 급속응고된 Ndx(Fe0.9Co0.1)90-xB6Nb3Cu1(2$\leq$x$\leq$6, 1at.% 간격) 합금은 x=3 이상에서 비정질상으로 제조되었다. 제조된 비정질합금은 열처리에 의해 $\alpha$-(Fe, Co) 및 Nd2(Fe, Co)14B1상으로 구성된 초미세결정립합금으로 결정화 되었다. 최적열처리조건에서 잔류자화는 Nd의 증가에 따라 감소하며, x=3에서 1.55T로 최대 값을 나타내었다. 보자력은 Nd함유량 증가에 따라 직선적으로 증가하여 x=6에서 4.6kOe이었으며, 최대에너지적은 10.6MGOe였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.888-892
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• 2004

It is necessary to develop soft magnetic layer with high saturation magnetization 4 $\pi{M}_s$ and in-plane magnetic anisotropy field Hk for soft magnetic underlayer of perpendicular magnetic recording media with high signal to noise ratio. Fe-Co-B layer with high 4 $\pi$Ms of about 23 kG deposited on Ni-Fe and Ni-Fe/Si seedlayer exhibited very high in-plane magnetic anisotropy filed Hk of about 280 and 380 Oe, respectively, In-plane XRD studies clarified that the lattice spacing of planes along the easy axis direction was longer than that along the hard axis direction in the Fe-Co-B layers with high Hk. These results indicate that high Hk of Fe-Co-B/Ni-Fe and Fe-Co-B/［Ni-Fe/si］ layers were resulted from magnetoelastic anisotropy owing to a residual stress. Moreover, the high Hk in the Fe-Co-B/Ni-Fe layer was maintained until 30$0^{\circ}C$ annealing temperature.

• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.279-282
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• 2006

비정질 강자성 NiFeSiB 자유층을 갖는 자기터널접합 (MTJ)에 대하여 연구하였다. 비정질 자유층이 MTJ의 스위칭 특성에 미치는 영향을 알아보는데 역점을 두어 기존의 CoFe와 NiFe층 대신에 NiFeSiB 자성층을 사용하였다. $Ni_{16}Fe_{62}Si_{8}B_{14}$는 $Co_{90}Fe_{10}$보다 더 낮은 포화자화도 ($M_{s}:\;800\;emu/cm^{3}$) 그리고 $Ni_{80}Fe_{20}$보다 더 높은 이방성 상수 ($K_{u}:\;2700\;erg/cm^{3}$)를 갖는다. $Si/SiO_{2}/Ta$ 45/Ru 9.5/IrMn 10/CoFe $7/AlO_{x}/CoFeSiB\;(t)/Ru\;60\;(nm)$ 구조는 그 자체의 낮은 포화자화도와 높은 일축 이방성을 가짐으로 인하여 보자력($H_{c}$)을 감소시키고 스위칭 각형을 증가시키게 함으로서 MTJ의 스위칭 특성에 유리한 것으로 조사되었다. 더욱이 미소두께(1 nm)의 CoFe층을 터널장벽/NiFeSiB 경계면에 삽입하면 TMR비와 스위칭 각형이 증가하고 개선되었다.