• Journal of Magnetics
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• 제9권1호
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• pp.13-16
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• 2004

Magnetic tunnel junctions (MTJs) comprising amorphous CoNbZr layers have been investigated. $Co_{85.5}Nb_8Zr_{6.5}$(in at. %) layers were employed to substitute the traditionally used Ta layers with an emphasis given on under-standing underlayer effect. The typical junction structure was $SiO_2/CoNbZr$ or Ta 2/CoFe 8/IrMn 7.5/CoFe 3/Al 1.6 + oxidation/CoFe 3/CoNbZr or Ta 2 (nm). For both as-deposited state and after annealing, the CoNbZr-underlayered structure showed superior surface smoothness up to the tunnel barrier than Ta-underlayerd one (rms roughness of 0.16 vs. 0.34 nm). CoNbZr-based MTJs was proven beneficial for increasing thermal stability and increasing $V_h$ (the bias voltage where MR ratio becomes half) characteristics than Ta-based MTJs. This is because the CoNbZr-based junctions offer smoother interface structure than the Ta-based one.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2014년도 임시총회 및 하계학술연구발표회
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• pp.57-57
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• 2014

• Journal of Magnetics
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• 제7권2호
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• pp.59-62
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• 2002

Magnetic tunnel junctions (MTJs) were fabricated with high bias for plasma oxidation and the effects of annealing on the temperature dependence of tunneling magnetoresistance (TMR) were investigated experimentally. As-grown, TMR increases, peaks around 160 K, and decreases with increasing temperature from 80 K to 300 K. When MTJs are annealed, $T_{max}$, the temperature at which maximum TMR is obtained, decreases as annealing temperature increases to the optimal point. In order to explain this abnormal temperature dependence of TMR, the difference of conductance between parallel and antiparallel alignments of magnetizations as a function of temperature is also analyzed. The shifts of $T_{max}$ due to annealing process are described phenomenologically with spin-dependent transfer rates of electrons tunnel through the barrier.

• 한국자기학회지
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• 제25권2호
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• pp.47-51
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• 2015

이 연구에서는 DC스퍼터링(DC Magnetron Sputtering)방식으로 제작 된 MgO 터널 장벽층을 갖는 자기터널접합을 급속 열처리 방식(Rapid Thermal Annealing)을 이용하여 열처리 공정 중의 구조적, 조성적 변화 및 스핀 수송 특성의 변화를 연구하였다. 본 연구를 통하여 급속 열처리 방식이 기존 일반적인 열처리 방식에 비하여 높은 터널링자기저항비를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 열처리 시간의 단축을 통하여 Mn, Ta, Ru 등의 내부물질의 인접한 층으로의 확산을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 유의미한 데이터를 수집하기 위하여 다양한 열처리 온도 조건과 시간조건에서 급속 열처리를 실시 한 후 자기 터널 접합의 전, 자기적 특성을 관찰하였다. 이러한 특성 변화는 향후 보다 우수하고 안정적인 자기적 특성과 열적 안정성을 갖는 자기터널접합 제작을 위해 다양하게 응용될 수 있다고 생각된다.

• 한국자기학회지
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• 제16권2호
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• pp.136-139
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• 2006

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.

• Journal of Magnetics
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• 제16권2호
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• pp.140-144
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• 2011

We report on a numerical calculation study of two new functional properties in magnetic tunnel junctions (MTJs), negative dynamic resistance and RF amplification. The magnetic dynamics in a conventional CoFeB/MgO/CoFeB MTJ with in-plane magnetization was investigated using a macro-spin model simulation. To examine the influence of thermal fluctuations, random external magnetic fields were also included. Using a voltage controlled bias circuit, the negative dynamic resistance was obtained from time averaged I-V characteristics at both 0 K and 300 K under appropriate external magnetic fields and bias voltages. Using this negative dynamic resistance property, we demonstrated RF amplification with a 100 MHz high frequency signal. Sizable RF amplification gain was observed without thermal fluctuation. However, at 300 K, the RF signal was not amplified because low frequency magnetization dynamics were dominant.

• 한국자기학회지
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• 제14권1호
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• pp.13-17
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• 2004

알루미늄 산화물 절연막에 하프늄의 첨가가 미치는 영향에 관해서 연구하였다. 하프늄을 첨가할 경우 자기저항이 증가하고 자기저항의 온도의존도와 바이어스 전압의존도가 감소함을 관찰하였다. 이는 하프늄의 첨가가 알루미늄 산화물의 결함의 감소를 유발하기 때문이라 판단된다. 하프늄의 첨가된 알루미늄 산화물의 미세구조를 분석한 결과 하프늄이 알루미늄과 혼합됨이 관찰 되었다. 알루미늄과 하프늄의 혼합 금속을 절연막 형성을 위한 금속으로 사용한 결과 하프늄의 첨가된 알루미늄과 동일한 결과를 얻었다. 이로부터 하프늄이 알루미늄과 혼합하면서 절연막 내의 결함을 감소시키고 그에 따른 자기저항의 증가와 자기저항의 온도의존도와 바이어스 전압의존도를 감소시키는 결과를 가져온 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.688-693
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• 2001

A series of Fe/CeO$_2$/Fe$_{75}$Co$_{25}$ tunnel junctions (Magnetic Tunnel Junction, MTJ) having CeO$_2$ barrier layers from 30 to 90$\AA$ in thickness were prepared by ion beam sputtering (IBS) method. In order to compare the properties of MTJs, Fe/Al oxide/Fe-Co tunnel junctions were also prepared. Some junctions with a CeO$_2$ barrier layer showed the ferromagnetic tunneling effect and the highest MR ratio at room temperature was 5%. The electric resistance of junctions with a CeO$_2$ barrier layer was higher that that of junctions with an Al oxide barrier. On the other hand, The interface analysis of the Fe/CeO$_2$ bilayer was conducted by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that CeO$_2$ was decomposed to Ce and $O_2$ during sputtering, and Fe was oxidized with these decomposed $O_2$ molecules. The reduction of both electric resistance and MR ratio may be associated with the decomposed Ce in the barrier layer.r.r.

• Journal of Magnetics
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• 제9권1호
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• pp.17-22
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• 2004

We studied the magnetotransport properties of tunnel junctions with AlO and AlN barriers fabricated using microwave-excited plasma. The plasma nitridation process provided wider controllability than the plasma oxidization for the formation of MTJs with ultra-thin insulating layer, because of the slow nitriding rate of metal Al layers, comparing with the oxidizing rate of them. High tunnel magnetoresistance (TMR) ratios of 49 and 44% with respective resistance-area product $(R{\times}A) of 3 {\times} 10^4 and 6 {\times} 10^3 {\Omega}{\mu}m^2$ were obtained in the Co-Fe/Al-N/Co-Fe MTJs. We conclude that AlN is a hopeful barrier material to realize MTJs with high TMR ratio and low $R{\times}A$ for high performance MRAM cells. In addition, in order to clarify the annealing temperature dependence of TMR, the local transport properties were measured for Ta $50{\AA} /Cu 200 {\AA}/Ta 50 {\AA}/Ni_{76}Fe_{24} 20 {\AA}/Cu 50 {\AA}/Mn_{75}Ir_{25} 100 {\AA}/Co_{71}Fe_{29} 40 {\AA}/Al-O$ junction with $d_{Al}= 8 {\AA} and P_{O2}{\times}t_{0X}/ = 8.4 {\times} 10^4$ at various temperatures. The current histogram statistically calculated from the electrical current image was well in accord with the fitting result considering the Gaussian distribution and Fowler-Nordheim equation. After annealing at $340^{\circ}C$, where the TMR ratio of the corresponding MTJ had the maximum value of 44%, the average barrier height increased to 1.12 eV and its standard deviation decreased to 0.1 eV. The increase of TMR ratio after annealing could be well explained by the enhancement of the average barrier height and the reduction of its fluctuation.

• 한국자기학회지
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• 제16권3호
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• pp.186-191
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• 2006

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.