KR100905737B1 - Spin-valve magnetoresistive element with perpendicular magnetic anisotropy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자에 관한 것으로, 얇은 Pd층을 형성하고 이의 면상에 수직하게 자화된 강자성층을 반복 형성한 2개 이상의 "Pd층/강자성층" 또는 "강자성층/Pd층"으로 자유층 및 고정층을 형성함으로써, 전체 두께가 얇아짐은 물론 높은 자기저항비를 가짐과 동시에 자유층에 낮은 보자력을 갖게 되어, 미세한 외부 자기장의 변화도 감지할 수 있어 각종 바이오 센서 등에 응용될 수 있고, 비휘발성 메모리 소자로 이용될 경우에는 기입시 전력 소모를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy, wherein two or more "Pd layers / ferromagnetic layers" or "ferromagnetic layers" which form a thin Pd layer and repeatedly form a ferromagnetic layer vertically magnetized on the plane thereof. / Pd layer "by forming a free layer and a fixed layer, the overall thickness is not only thin, but also has a high magnetoresistance ratio and low coercive force on the free layer, it is possible to detect a small change in the external magnetic field various biosensors When used as a nonvolatile memory device, it is possible to significantly reduce power consumption during writing.

수직자기이방성, 스핀밸브, 자기저항소자 Vertical magnetic anisotropy, spin valve, magnetoresistive element

Description

수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자{SPIN-VALVE MAGNETORESISTIVE ELEMENT WITH PERPENDICULAR MAGNETIC ANISOTROPY}Spin valve magnetoresistive element with perpendicular magnetic anisotropy {SPIN-VALVE MAGNETORESISTIVE ELEMENT WITH PERPENDICULAR MAGNETIC ANISOTROPY}

본 발명은 수직 자화를 갖는 자유층/비자성층/고정층/반강자성층 구조의 스핀밸브 자기저항소자에 관한 것으로, 자기저항비(MR ratio)가 크면서도 자유층의 보자력이 작은 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자에 관한 것이다.The present invention relates to a spin valve magnetoresistive element having a free layer / nonmagnetic layer / fixed layer / antiferromagnetic layer structure having vertical magnetization, and having a perpendicular magnetic anisotropy having a high MR ratio and a small coercive force of the free layer. It relates to a spin valve magnetoresistive element.

스핀밸브 자기저항소자는 자유층(강자성층)/비자성층/고정층(강자성층)/반강자성층 구조로 형성되어, 비자성층이 전도성 물질(예컨대, Cu 등)이면 GMR(Giant Magneto-Resistance)로, 비자성층이 비전도성 물질(예컨대, Al2O3 등)이면 TMR(Tunneling Magneto-Resistance)로 각각 분류된다.The spin valve magnetoresistive element is formed of a free layer (ferromagnetic layer) / nonmagnetic layer / fixed layer (ferromagnetic layer) / antiferromagnetic layer structure, and if the nonmagnetic layer is a conductive material (for example, Cu, etc.) If the nonmagnetic layer is a non-conductive material (eg Al 2 O 3, etc.), it is classified as TMR (Tunneling Magneto-Resistance).

이러한 스핀밸브 자기저항소자는 비자성층을 사이에 두고 자유층(강자성층)과 고정층(강자성층)의 스핀 방향(자화 방향)의 차이에 따라 전도전자(GMR 스핀밸브의 경우) 또는 터널링전자(TMR 스핀밸브의 경우)의 부가적인 산란으로 저항의 변화가 생기는 것을 이용한 것이다. 즉, 자유층과 고정층의 강자성체 스핀 방향이 서로 같으면 저항이 작고, 서로 달라지면 상대적으로 크게 되는 현상을 이용하여, 지 금까지 MRAM(Magnetorresistive Random Access Memory)과 재생 헤드(read head) 등에 사용되고 있다.Such a spin valve magnetoresistive element has conductive electrons (for GMR spin valves) or tunneling electrons (TMR) depending on the difference in the spin direction (magnetization direction) of the free layer (ferromagnetic layer) and the fixed layer (ferromagnetic layer) with a nonmagnetic layer interposed therebetween. Additional scattering of the spin valve) results in a change in resistance. That is, the ferromagnetic spin directions of the free layer and the pinned layer are the same, and thus the resistance is small, and the difference is relatively large when the ferromagnetic spin directions are the same.

메모리 소자로 사용되는 스핀밸브 자기저항소자는 Data acess time, Data retention (year), Read/Write endurance (cycles) 측면에서 EEPROM, FRAM, 플래시 메모리보다 우수하고, 또한 DRAM 과는 다르게 데이터를 읽고 쓰기가 자유롭고 전원을 꺼도 기억된 데이터가 지워지지 않는 비휘발성 특성 등 기존의 RAM 및 ROM 메모리 소자의 장점을 통합한 우수한 특성을 나타낸다. Spin valve magnetoresistive elements used as memory devices are superior to EEPROM, FRAM, and flash memory in terms of data access time, data retention (year), and read / write endurance (cycles). It combines the advantages of conventional RAM and ROM memory devices, such as nonvolatile characteristics that free and turn off the stored data.

그러나, 스핀밸브 자기저항소자가 메모리용 소자 또는 자기 헤드로 응용되기 위해서는 재료 내에 강한 일축자기이방성을 형성하는 것이 필요한데, 지금까지 자화의 방향이 시편 면에 평행한 면상(In-plane) 방향으로 일축자기이방성(이하, '면상자기이방성'이라 함)을 유도하여 주로 사용해왔다. However, in order to apply the spin valve magnetoresistive element as a memory element or a magnetic head, it is necessary to form strong uniaxial magnetic anisotropy in the material. Until now, the direction of magnetization is uniaxial in the in-plane direction parallel to the specimen plane It has been mainly used to induce magnetic anisotropy (hereinafter, referred to as 'cotton box anisotropy').

종래와 같이, 면상자기이방성을 유도하기 위해서는 재료 증착 도중에 외부에서 자장을 가하거나, 증착 후 외부 자장 내에서 후열처리를 하여야 하므로, 재료의 증착 도중 증착 변수가 증가하고, 외부 자장 공급원의 추가로 증착 장치가 복잡해지며, 공정수가 증가하는 등의 불리한 점이 있다. As in the related art, in order to induce surface paramagnetic anisotropy, an external magnetic field must be applied during material deposition or a post-heat treatment must be performed in an external magnetic field after deposition, so that the deposition parameters increase during the deposition of the material and additional deposition of an external magnetic field source. It is disadvantageous in that the apparatus becomes complicated and the number of processes increases.

또한, 종래 방식대로 기판 위에 다층 박막을 적층할 때, 적층이 진행될수록 박막 전체 구조가 일축자기이방성을 형성하기 힘들어진다. 이러한 문제를 해결하고자 기울어진(tilt) 기판을 사용한 예가 있으나(대한민국 특허 제253743호), 기울어진 기판을 사용할 경우 가격이 높아 산업적으로 적용하기 힘들다는 단점이 있다.In addition, when the multilayer thin film is laminated on the substrate in the conventional manner, as the lamination proceeds, the entire structure of the thin film becomes hard to form uniaxial magnetic anisotropy. In order to solve this problem, there is an example of using a tilted substrate (Korean Patent No. 253743). However, when the tilted substrate is used, the price is high and it is difficult to apply industrially.

나아가, 종래 면상자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자는 그 크기를 마 이크론 이하로 패터닝(patterning) 할 때, 자화변형 및 미세 자구(magnetic domain)가 패턴 소자의 가장자리에서 소용돌이(vortex) 자화로 인하여 꽃무늬(flower structure)를 발생시켜 박막의 보자력(coercivity; Hc) 증가와 자화의 왜곡현상이 발생하는 요인이 되어, 소자를 축소함에 있어 일정한 한계점을 갖는다. Furthermore, when the spin valve magnetoresistive element having a surface paramagnetic anisotropy is patterned to a size of less than a micron, the magnetization deformation and the fine magnetic domain are caused by the vortex magnetization at the edge of the pattern element. Due to this, a flower structure is generated, which increases coercivity (Hc) of the thin film and causes distortion of magnetization, and has a certain limit in shrinking the device.

이러한 문제점들을 극복하기 위하여 자화의 방향이 시편 면에 수직한 일축자기이방성(이하, '수직자기이방성'이라 함)을 갖는 스핀밸브 자기저항소자가 연구되어왔다.To overcome these problems, spin valve magnetoresistive elements having uniaxial magnetic anisotropy (hereinafter referred to as 'vertical magnetic anisotropy') in which the direction of magnetization is perpendicular to the specimen surface have been studied.

그러나, 최근 F. Garica 등의 연구 결과에 의하면, Pt/Co 다층박막으로 수직자기이방성을 갖기 위해 Pt가 약 1 nm ~ 2 nm의 두께를 가져야 하는데, 이를 이용하여 스핀밸브 자기저항소자를 제작하게 되면 비자성층으로 흘러야 할 전도전자 또는 터널링전자 들이 Pt 층이 두꺼운 관계로 비자성층이 아닌 Pt 층으로 흘러버리는 누설 전류로 인하여(shunting effect) 낮은 자기저항비를 갖게 되는 문제점이 있다. However, according to the recent research results of F. Garica et al., In order to have perpendicular magnetic anisotropy in Pt / Co multilayer thin film, Pt should have a thickness of about 1 nm ~ 2 nm. When the conductive electrons or tunneling electrons to flow to the nonmagnetic layer have a low Pt layer due to the leakage current flowing into the Pt layer instead of the nonmagnetic layer (shunting effect) has a low magnetoresistance ratio.

또한, 강한 수직자기이방성으로 인한 자유층의 큰 스위칭장(switching field) 발생은 자유층의 보자력을 크게 하여 디바이스로의 응용에 있어 단점으로 작용한다.In addition, the generation of a large switching field of the free layer due to strong perpendicular magnetic anisotropy increases the coercive force of the free layer, which is a disadvantage in application to the device.

특히, 스핀밸브 자기저항소자를 생체 맥진 센서 등 바이오 센서에 이용하기 위해서는 미세한 외부 자기장의 변화에도 자유층의 자화방향이 바뀔 수 있어야 하므로, 스핀밸브의 자기저항비를 높이는 것도 중요하지만 자유층의 보자력을 동시에 작게 하는 것이 무엇보다 중요한데, 이에 대한 연구 개발은 전무한 상태에 있다.In particular, in order to use the spin valve magnetoresistive element in a biosensor such as a living body pulse sensor, the magnetization direction of the free layer should be able to be changed even with a slight external magnetic field change. At the same time, it is important to keep the size small, and there is no research and development on it.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, "Pd층/강자성층" 또는 "강자성층/Pd층" 다층박막을 사용하여 강한 수직자기이방성, 높은 보자력, 큰 교환력(exchange bias)을 갖는 고정층과 낮은 보자력을 갖는 자유층으로 스핀밸브를 구성함으로써, 전체 두께가 얇아짐은 물론 높은 자기저항비를 가짐과 동시에 자유층에 낮은 보자력을 갖게 하여 미세한 외부 자기장의 변화를 감지하거나 기록할 수 있는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has a strong perpendicular magnetic anisotropy, high coercive force, large exchange bias using a "Pd layer / ferromagnetic layer" or "ferromagnetic layer / Pd layer" multilayer thin film to solve the problems of the prior art By constructing the spin valve with a fixed layer and a free layer with low coercivity, the overall thickness is not only thin, but also has a high magnetoresistance ratio and has a low coercive force in the free layer, so that it is possible to detect or record a small external magnetic field change. It is an object of the present invention to provide a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자는 자유층/비자성층/고정층/반강자성층을 포함하여 구성된 스핀밸브 자기저항소자에 있어서, 상기 자유층 및 상기 고정층은 각각 "Pd층/제1강자성층" 또는 "제1강자성층/Pd층"이 2번 이상 N번 반복하여 증착되고, 상기 제1강자성층은 상기 Pd층 면상에 수직으로 자화된 것이고, 상기 자유층은 소정의 기판상에 형성된 버퍼층과 상기 비자성층 사이에 형성되고, 상기 버퍼층 상부에 상기 자유층을 이루는 N개의 "Pd층/제1강자성층"이 형성되고, 상기 제1강자성층과 상기 비자성층 사이에 Pd층 및 수직으로 자화된 제2강자성층이 순차적으로 더 증착되어 형성되고, 상기 비자성층은 상기 제2강자성층 상부에 증착되며, 상기 고정층은 상기 비자성층과 상기 고정층을 이루는 N개의 "Pd층/제1강자성층" 사이에 수직으로 자화된 제2강자성층이 더 증착되어 형성된 것을 특징으로 하거나,
자유층/비자성층/고정층/반강자성층을 포함하여 구성된 스핀밸브 자기저항소자에 있어서, 상기 자유층 및 상기 고정층은 각각 "Pd층/제1강자성층" 또는 "제1강자성층/Pd층"이 2번 이상 N번 반복하여 증착되고, 상기 제1강자성층은 상기 Pd층 면상에 수직으로 자화된 것이고, 상기 반강자성층은 소정의 기판상에 형성된 버퍼층과 상기 고정층 사이에 형성되고, 상기 고정층은 상기 반강자성층 상부에 상기 고정층을 이루는 N개의 "제1강자성층/Pd층"이 형성되고, 상기 Pd층 상부에 수직으로 자화된 제2강자성층이 더 증착되어 형성되고, 상기 비자성층은 상기 제2강자성층 상부에 증착되며, 상기 자유층은 상기 비자성층과 상기 자유층을 이루는 N개의 "제1강자성층/Pd층" 사이에 수직으로 자화된 제2강자성층 및 Pd층이 순차적으로 더 증착되어 형성된 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the spin valve magnetoresistive element having a perpendicular magnetic anisotropy of the present invention comprises a free layer / nonmagnetic layer / fixed layer / antiferromagnetic layer, wherein the free layer and the fixed layer Is a “Pd layer / first ferromagnetic layer” or “first ferromagnetic layer / Pd layer” repeatedly deposited two or more times N times, wherein the first ferromagnetic layer is magnetized perpendicularly to the surface of the Pd layer, and The free layer is formed between a buffer layer formed on a predetermined substrate and the nonmagnetic layer, and N "Pd layers / first ferromagnetic layers" forming the free layer are formed on the buffer layer, and the first ferromagnetic layer and the A Pd layer and a vertically magnetized second ferromagnetic layer are sequentially deposited between the nonmagnetic layers, and the nonmagnetic layer is deposited on the second ferromagnetic layer, and the pinned layer forms the nonmagnetic layer and the pinned layer. A "Pd layer / a first ferromagnetic layer" is the perpendicular second ferromagnetic layer is magnetized in the further deposited between characterized in that formed or,
In a spin valve magnetoresistive element including a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer, the free layer and the fixed layer may each be a "Pd layer / first ferromagnetic layer" or a "first ferromagnetic layer / Pd layer". The first ferromagnetic layer is magnetized perpendicularly to the surface of the Pd layer, and the antiferromagnetic layer is formed between a buffer layer formed on a predetermined substrate and the pinned layer. N is formed on the anti-ferromagnetic layer to form the N "first ferromagnetic layer / Pd layer" to form the pinned layer, a second ferromagnetic layer magnetized perpendicularly to the Pd layer is further formed, the nonmagnetic layer is The ferromagnetic layer is deposited on the second ferromagnetic layer, and the free layer includes a second ferromagnetic layer and a Pd layer vertically magnetized between the nonmagnetic layer and the N “first ferromagnetic layers / Pd layers” constituting the free layer. Characterized in that formed by further deposition The.

스핀밸브 자기저항소자 구조에 있어, 얇은 Pd층을 형성하고 이의 면상에 수직하게 자화된 강자성층을 반복 형성한 2개 이상의 "Pd층/강자성층" 또는 "강자성층/Pd층"으로 자유층 및 고정층을 형성함으로써, 전체 두께가 얇아짐은 물론 높은 자기저항비를 가짐과 동시에 자유층에 낮은 보자력을 갖게 한 효과가 있다.In the spin valve magnetoresistive element structure, the free layer and the two or more "Pd layer / ferromagnetic layer" or "ferromagnetic layer / Pd layer" forming a thin Pd layer and repeatedly formed a magnetized ferromagnetic layer on its plane By forming the pinned layer, the overall thickness is not only thin, but also has a high magnetoresistance ratio, and at the same time, the low coercive force is provided to the free layer.

그 결과 본 발명에 의한 스핀밸브 자기저항소자를 바이오 센서에 이용할 경우 미세한 외부 자기장의 변화도 감지할 수 있고, 비휘발성 메모리 소자로 이용할 경우에는 기입시 전력 소모를 줄일 수 있는 효과도 있다.As a result, when the spin valve magnetoresistive element according to the present invention is used in a biosensor, a change in a minute external magnetic field can be sensed, and when used as a nonvolatile memory element, power consumption during writing can be reduced.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

[제 1 [First 실시예Example ]]

본 발명은 기본적으로, 도 1과 같이, 자유층/비자성층/고정층/반강자성층을 포함하여 구성된 스핀밸브 자기저항소자에 있어서, 상기 자유층 및 상기 고정층은 비자성층을 사이에 두고 각각 "Pd층/제1강자성층"이 2번 이상 N번 반복하여 증착되고, 상기 제1강자성층은 상기 Pd층 면상에 수직으로 자화된 구조인 것을 특징으로 한다.In the spin valve magnetoresistive element including a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer, as shown in FIG. 1, the free layer and the fixed layer each have a "Pd" with a nonmagnetic layer interposed therebetween. Layer / first ferromagnetic layer " is repeatedly deposited two or more times N times, and the first ferromagnetic layer is magnetized perpendicularly to the surface of the Pd layer.

여기서, 상기 자유층은 소정의 기판상에 형성된 버퍼층과 상기 비자성층 사이에 형성되고, 상기 버퍼층 상부에 상기 자유층을 이루는 N개의 "Pd층/제1강자성층"이 형성되고, 상기 제1강자성층과 상기 비자성층 사이에 Pd층 및 수직으로 자화된 제2강자성층이 순차적으로 더 증착되어 형성되고, 상기 비자성층은 상기 자유층의 제2강자성층 상부에 증착되며, 상기 고정층은 상기 비자성층과 상기 고정층을 이루는 N개의 "Pd층/제1강자성층" 사이에 수직으로 자화된 제2강자성층이 더 증착되어 형성될 수 있다.Here, the free layer is formed between a buffer layer formed on a predetermined substrate and the nonmagnetic layer, and N "Pd layers / first ferromagnetic layers" forming the free layer are formed on the buffer layer, and the first ferromagnetic A Pd layer and a vertically magnetized second ferromagnetic layer are sequentially deposited between the layer and the nonmagnetic layer, the nonmagnetic layer is deposited over the second ferromagnetic layer of the free layer, and the pinned layer is the nonmagnetic layer. And a second ferromagnetic layer magnetized perpendicularly between N "Pd layers / first ferromagnetic layers" forming the pinned layer may be further formed.

그리고, 상기 Pd층은 0.5~0.7 nm의 두께로 증착됨이 바람직하다. 그러나, 상 기 Pd층은 상기 제1강자성층 또는 상기 제2강자성층의 수직 자화를 유도하기 위하여 증착되는 것이므로, 상기 제1강자성층 또는 상기 제2강자성층을 수직 자화시킬 수 있으면 이에 제한되지 않는다. 다만, 상기 Pd층의 두께가 상기 제1강자성층 또는 상기 제2강자성층의 두께에 비하여 너무 두꺼워질 경우(약 4배 이상)에는 강한 수직 자화로 보자력이 커져 자유층의 보자력을 떨어뜨리기 어려운 문제가 있을 뿐만 아니라 비자성층으로 들어가야 할 전도전자 또는 터널링전자가 대부분 두꺼운 Pd층 표면으로 흘러 누설전류가 커지는 문제점이 있다. In addition, the Pd layer is preferably deposited to a thickness of 0.5 ~ 0.7 nm. However, since the Pd layer is deposited in order to induce vertical magnetization of the first ferromagnetic layer or the second ferromagnetic layer, the Pd layer is not limited thereto as long as it can vertically magnetize the first ferromagnetic layer or the second ferromagnetic layer. . However, when the thickness of the Pd layer becomes too thick (about 4 times or more) than the thickness of the first ferromagnetic layer or the second ferromagnetic layer, the coercivity increases due to strong vertical magnetization, making it difficult to drop the coercive force of the free layer. In addition, most of the conduction electrons or tunneling electrons that need to enter the nonmagnetic layer flow to the surface of the thick Pd layer, which causes a large leakage current.

또한, 상기 제1강자성층은 Co층, 상기 제2강자성층은 Co층 또는 CoFe 합금층인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the first ferromagnetic layer is a Co layer, and the second ferromagnetic layer is a Co layer or a CoFe alloy layer.

이때, 상기 제2강자성층을 CoFe 합금층으로 할 경우에는 Co와 Fe의 중량비가 5:5 내지 9:1인 것이 바람직하나, 9:1인 것이 보다 바람직하다.In this case, when the second ferromagnetic layer is a CoFe alloy layer, the weight ratio of Co and Fe is preferably 5: 5 to 9: 1, but more preferably 9: 1.

그리고, 상기 기판은 Si, SiO2 및 유리 중에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 버퍼층은 Pd층 또는 Ta층으로 할 수 있으나, 자기장 민감도를 알 수 있는 각형비(squareness)를 고려할 때 후자가 보다 바람직하다.In addition, the substrate may be any one selected from Si, SiO 2 and glass, and the buffer layer may be a Pd layer or a Ta layer, but the latter is more preferable in consideration of a squareness in which magnetic field sensitivity is known. Do.

한편, 상기 비자성층은 전도층인 Cu층으로 하여 GMR 스핀밸브 자기저항소자 구조로 할 수도 있고, 비전도층인 Al2O3층으로 하여 TMR 스핀밸브 자기저항소자 구조로 할 수도 있다.On the other hand, the nonmagnetic layer may be a GMR spin valve magnetoresistive element structure as the Cu layer as the conductive layer, or may be a TMR spin valve magnetoresistive element structure as the Al 2 O 3 layer as the nonconductive layer.

보다 구체적으로, 상기 자유층은 [Pd(0.6)/Co(0.16)]2/Pd(0.6)/제2강자성이고, 상기 비자성층은 Cu(2.25)이고, 상기 고정층은 제2강자성층 /[Pd(0.6)/Co(0.23)]2 으로 할 수 있다. More specifically, the free layer is [Pd (0.6) / Co (0.16)] 2 /Pd(0.6)/second ferromagnetic, the nonmagnetic layer is Cu (2.25), and the pinned layer is a second ferromagnetic layer / [ Pd (0.6) / Co (0.23)] 2 .

여기서, 상기 제2강자성층은 Co(0.3~0.7), Co5Fe5(0.5~0.8) 및 Co9Fe1(0.3~0.7) 중에서 선택된 어느 하나이고, 상기 버퍼층은 Ta(1.8~20)이고, 상기 반강자성층은 FeMn(10~11)인 것으로 함이 바람직하다.Here, the second ferromagnetic layer is any one selected from Co (0.3 ~ 0.7), Co 5 Fe 5 (0.5 ~ 0.8) and Co 9 Fe 1 (0.3 ~ 0.7), the buffer layer is Ta (1.8 ~ 20) The antiferromagnetic layer is preferably made of FeMn (10-11).

이때, 상기 ()안의 수치는 각 층의 두께를 nm 단위로 나타내는 것이다(이하, 동일함).At this time, the numerical value in said () shows the thickness of each layer in nm unit (it is the same below).

특히, 상기 제2강자성층의 두께는 자유층에선 보자력을 작게 하고 고정층에선 교환력을 크게 하기 위하여 고정층에서 그 두께를 자유층에서 보다 더 크게 하도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 자유층에서 제2강자성층을 Co로 0.3~0.5 nm로 할 경우에는 고정층의 Co 두께는 0.5~0.7 nm로 함이 바람직하고, 자유층에서 제2강자성층을 Co5Fe5로 0.5~0.65 nm로 할 경우에는 고정층의 Co5Fe5 두께는 0.65~0.8 nm로 함이 바람직하고, 자유층에서 제2강자성층을 Co9Fe1로 0.3~0.7 nm로 할 경우에는 고정층의 Co5Fe5 두께는 0.7 nm로 함이 바람직하다.In particular, the thickness of the second ferromagnetic layer is preferably made larger in the fixed layer than in the free layer in order to reduce the coercive force in the free layer and the exchange force in the fixed layer. For example, when the second ferromagnetic layer is 0.3 to 0.5 nm of Co in the free layer, the Co thickness of the fixed layer is preferably 0.5 to 0.7 nm, and the second ferromagnetic layer is 0.5 to Co 5 Fe 5 in the free layer. In the case of 0.65 nm, the thickness of Co 5 Fe 5 of the fixed layer is preferably 0.65 to 0.8 nm, and in the free layer, when the second ferromagnetic layer is 0.3 to 0.7 nm of Co 9 Fe 1 in the free layer, Co 5 Fe 5 is fixed. 5 The thickness is preferably 0.7 nm.

[제 2 [Second 실시예Example ]]

본 실시예는 상기 제 1 실시예에서 상기 자유층 및 상기 고정층을 상기 비자성층을 중심으로 선대칭 시킨 구조로, 도 2와 같이, 자유층 및 고정층이 비자성층을 사이에 두고 각각 "제1강자성층/Pd층"이 2번 이상 N번 반복하여 증착되고, 상기 제1강자성층은 상기 Pd층 면상에 수직으로 자화된 구조인 것을 특징으로 한다.In the first embodiment, the free layer and the pinned layer are linearly symmetrical with respect to the nonmagnetic layer. As shown in FIG. 2, the free layer and the pinned layer are each formed of a "first ferromagnetic layer." / Pd layer "is repeatedly deposited two or more times N times, wherein the first ferromagnetic layer is a magnetized structure perpendicular to the surface of the Pd layer.

보다 구체적으로, 상기 반강자성층은 소정의 기판상에 형성된 버퍼층과 상기 고정층 사이에 형성되고, 상기 고정층은 상기 반강자성층 상부에 상기 고정층을 이루는 N개의 "제1강자성층/Pd층"이 형성되고, 상기 Pd층 상부에 수직으로 자화된 제2강자성층이 더 증착되어 형성되고, 상기 비자성층은 상기 제2강자성층 상부에 증착되며, 상기 자유층은 상기 비자성층과 상기 자유층을 이루는 N개의 "제1강자성층/Pd층" 사이에 수직으로 자화된 제2강자성층 및 Pd층이 순차적으로 더 증착되어 형성될 수 있다.More specifically, the antiferromagnetic layer is formed between a buffer layer formed on a predetermined substrate and the pinned layer, and the pinned layer is formed of N “first ferromagnetic layers / Pd layers” forming the pinned layer on the antiferromagnetic layer. And a second ferromagnetic layer magnetized perpendicularly over the Pd layer, the nonmagnetic layer is deposited over the second ferromagnetic layer, and the free layer forms the free layer with the nonmagnetic layer. A second ferromagnetic layer and a Pd layer magnetized perpendicularly between the " first ferromagnetic layer / Pd layer " may be sequentially formed by further deposition.

기타, 각 층에 대한 설명은 상기 제 1 실시예와 동일하므로, 반복적인 설명은 생략한다. 다만, 상기 자유층과 상기 고정층에 대한 층상 구조에 대해서는 각각 제2강자성층/Pd(0.6)/[Co(0.16)/Pd(0.6)]2, [Co(0.23)/Pd(0.6)]2/제2강자성층으로 되어야 한다.In addition, since description of each layer is the same as that of the said 1st Example, repeated description is abbreviate | omitted. However, the free layer and the layer structure for each of the second ferromagnetic layer for the fixing layer /Pd(0.6)/[Co(0.16)/Pd(0.6)] 2, [Co ( 0.23) / Pd (0.6)] 2 It must be a second ferromagnetic layer.

다음은 상기 제 1 및 제 2 실시예에 따른 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자의 구조상 조건을 잡기 위한 보다 구체적인 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Next, a more specific embodiment for catching the structural conditions of the spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy according to the first and second embodiments will be described in detail.

<반복층의 특정><Specification of repetitive layer>

상기 제 1 실시예에서 상기 자유층 및 상기 고정층에 N번 반복 증착되는 반복층은 각각 "Co(0.16)/Pd(0.6)", "Co(0.23)/Pd(0.6)"을 2층씩 쌓아 올린 것으로 특정하였는데(제 2 실시예에서는 증착 순서가 반대임), 이는 Pd층에 접하여 Co층이 수직하게 자화되도록 하면서도 전체 두께가 작도록 Pd층을 0.6 nm로 특정하였고, 자유층에는 고정층보다 Co/Pd층이 더 증착되는 점을 고려하여 자유층에서 Pd층과 접하는 Co층의 두께는 고정층보다 약간 작게 하였다. In the first embodiment, the repeating layer repeatedly deposited N times on the free layer and the pinned layer is formed by stacking two layers of “Co (0.16) / Pd (0.6)” and “Co (0.23) / Pd (0.6)”, respectively. (In the second embodiment, the deposition order is reversed), which specifies the Pd layer to be 0.6 nm so that the total thickness is small while allowing the Co layer to be perpendicularly magnetized in contact with the Pd layer. In consideration of the further deposition of the Pd layer, the thickness of the Co layer in contact with the Pd layer in the free layer was slightly smaller than that of the fixed layer.

그리고, 상기 반복층을 자유층과 고정층에 각각 2층으로 올린 것은 다음과 같은 이유에 근거한다.In addition, the repetitive layer is provided in two layers, respectively, on the free layer and the fixed layer, based on the following reason.

자유층에 상기 반복층을 1층으로 하게 되면 자유층이 고정층의 미세한 누설 자화에도 영향을 받아 자기저항비가 작아지는 문제점이 있었고, 그렇다고 3층 이상으로 하였을 경우 interlayer coupling이 커짐에 따라 자유층의 보자력이 커지는 문제점이 있었다.When the repetitive layer was formed as a single layer on the free layer, the free layer was affected by the minute leakage magnetization of the fixed layer, and thus the magneto-resistance ratio was reduced. There was this growing problem.

또한, 고정층에 상기 반복층을 2층으로 하였을 경우 반강자성체와 교환력(exchange bias) 및 자기저항비가 가장 크게 나왔다.In addition, when the repeating layer was made of two layers in the fixed layer, the antiferromagnetic material, the exchange bias and the magnetoresistance ratio were the largest.

<버퍼층의 결정><Determination of the buffer layer>

다음, 상기 실시예에서 사용되는 버퍼층을 결정하기 위하여, 도 3과 같이, 유리 기판 위에 자유층과 고정층의 상기 반복층 두께를 고려한 버퍼층/[Pd(0.6)/Co(0.39)]5/Ta(1.9) 구조[우측 Ta(1.9)는 보호층으로 선택한 것임]에서 버퍼층을 Ta(2)와 Pd(2)로 하여 각각 Extraordinary Hall Effect를 측정한 결과, 도 4와 같은 결과를 얻었다.Next, to determine the buffer layer used in the above embodiment, as shown in FIG. 3, the buffer layer considering the thickness of the repetitive layer of the free layer and the pinned layer on the glass substrate / [Pd (0.6) / Co (0.39)] 5 / Ta ( 1.9) The Extraordinary Hall Effect was measured in the structure (right Ta (1.9) was selected as a protective layer) using Ta (2) and Pd (2), respectively.

도 4에서 알 수 있듯이 Ta(2)가 Pd(2) 보다 각형비가 더 우수함을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시예에서의 버퍼층은 Ta층으로 결정하였고, Ta층의 두께를 결 정하기 위하여, 고정층에서 교환력 및 보자력이 커야하므로, 도 5와 같은 구조에서, 버퍼층인 Ta층의 두께(t)를 변수로 하여 Ta(t)/[Pd(0.6)/Co(0.39)]5/Ta(1.9) 구조에 대한 교환력(Hex)과 보자력(Hc)을 측정한 결과, 도 6과 같은 결과를 얻었다.As can be seen in Figure 4 it can be seen that Ta (2) is better in angular ratio than Pd (2). Therefore, in the above embodiment, the buffer layer is determined to be a Ta layer, and in order to determine the thickness of the Ta layer, the exchange force and the coercive force must be large in the fixed layer. Thus, in the structure as shown in FIG. As a variable, the exchange force (Hex) and the coercive force (Hc) of the structure Ta (t) / [Pd (0.6) / Co (0.39)] 5 /Ta(1.9) were measured. Got it.

따라서, 버퍼층인 Ta층의 두께는 고정층에서 교환력과 보자력이 모두 큰 1.9 nm로 결정하였다.Therefore, the thickness of the Ta layer, which is the buffer layer, was determined to be 1.9 nm in which both the exchange force and the coercive force were large in the fixed layer.

<반강자성층의 결정>Determination of Antiferromagnetic Layer

상기 실시예에서 반강자성층은 고정층이 일정한 자화방향을 유지하도록 잡아주는 층이므로, 고정층에서 교환력 및 보자력이 모두 큰 조건에서 결정되어야 한다. 따라서, 도 5와 같은 구조에서, 반강자성층인 FeMn층의 두께(t)를 변수로 하여 Ta(1.9)/[Pd(0.6)/Co(0.39)]5/FeMn(t)/Ta(1.9) 구조에 대한 교환력(Hex)과 보자력(Hc)을 측정한 결과, 도 7과 같은 결과를 얻었다.In the above embodiment, the antiferromagnetic layer is a layer for holding the fixed layer to maintain a constant magnetization direction, and thus, the exchange layer and the coercive force in the fixed layer should be determined under a large condition. Therefore, in the structure as shown in FIG. 5, Ta (1.9) / [Pd (0.6) / Co (0.39)] 5 /FeMn(t)/Ta(1.9) with the thickness t of the FeMn layer as the antiferromagnetic layer as a variable. As a result of measuring the exchange force (Hex) and the coercive force (Hc) for the structure), a result as shown in FIG. 7 was obtained.

이를 토대로, 반강자성층인 FeMn층의 두께는 고정층에서 교환력과 보자력이 모두 큰 10 nm 또는 10.5 nm로 결정하였다.Based on this, the thickness of the FeMn layer, which is an antiferromagnetic layer, was determined to be 10 nm or 10.5 nm in which both the exchange and coercive forces are large in the fixed layer.

<비자성층의 결정><Determination of nonmagnetic layer>

상기 실시예에서 비자성층은 고정층에 의한 누설 자화가 자유층에 최대한 영향을 주지 못하도록 하여야 하므로, 비자성체로 적정한 두께를 가져야 한다.In the above embodiment, the nonmagnetic layer should have an appropriate thickness of the nonmagnetic material because it should prevent the leakage magnetization by the pinned layer from affecting the free layer as much as possible.

따라서, 고정층의 교환력이 크게 되고 자기저항비가 크게 될 수 있는 조건에서, 비자성층을 Cu로 하였고, 그 두께를 2.25 nm로 결정하였다.Accordingly, the nonmagnetic layer was made of Cu and the thickness thereof was determined to be 2.25 nm under the condition that the exchange force of the fixed layer was increased and the magnetoresistance ratio was increased.

<제2강자성층의 결정><Determination of Second Ferromagnetic Layer>

상기 실시예에서 제2강자성층의 물질 및 두께는 자유층에선 보자력이 작게 되고 고정층에선 교환력을 크게 되도록 결정되어야 하는데, 이를 위하여, 도 1과 같은 자기수직이방성 스핀밸브 구조에서, 고정층의 제2강자성층을 Co(0.7), Co9Fe1(0.7), Co5Fe5(0.76) 및 NiFe(1.1) 중 어느 하나로 하고 자유층의 제2강자성층 두께(t)를 변수로 하여, Ta(1.9)/[Pd(0.6)/Co(0.16)]2/Pd(0.6)/자유층의제2강자성층(t)/Cu(2.25)/고정층의제2강자성층/[Pd(0.6)/Co(0.23)]2/FeMn(10.5)/Ta(1.9) 구조에서 자유층에서의 보자력과 자기저항비를 측정한 결과, 도 8과 같은 결과를 얻었다.In the above embodiment, the material and thickness of the second ferromagnetic layer should be determined such that the coercive force becomes small in the free layer and the exchange force becomes large in the fixed layer. For this purpose, in the magnetic vertical anisotropic spin valve structure as shown in FIG. The ferromagnetic layer is any one of Co (0.7), Co 9 Fe 1 (0.7), Co 5 Fe 5 (0.76), and NiFe (1.1), and the thickness of the second ferromagnetic layer (t) of the free layer is defined as Ta ( 1.9) / [Pd (0.6) / Co (0.16)] 2 /Pd(0.6)/second ferromagnetic layer (t) of free layer / Cu (2.25) / second ferromagnetic layer of fixed layer / [Pd (0.6) / Co (0.23)] 2 /FeMn(10.5)/Ta(1.9) structure measured the coercive force and the magnetoresistance ratio in the free layer.

따라서, 제2강자성층의 물질은 Co, Co9Fe1 및 Co5Fe5 중에서 선택된 어느 하나로 하였고, 그 두께는 자유층에선 보자력이 작게 되고 고정층에선 교환력을 크게 되도록 고정층에서의 두께를 자유층에서 보다 더 크게 하여야 하는데, 이를 결정하기 위하여 동일한 구조에서 얻은 자기저항비 측정 결과인 도 9 및 도 10을 이용하였다.Therefore, the material of the second ferromagnetic layer is Co, Co 9 Fe 1 And Co 5 Fe 5 The thickness of the fixed layer should be larger than that of the free layer so that the coercivity becomes smaller in the free layer and the exchange force is increased in the fixed layer. 9 and 10, which are results of measuring magnetoresistance ratios obtained in the same structure, were used.

그 결과, 자유층에서 제2강자성층을 Co로 0.3~0.5 nm로 할 경우에는 고정층의 Co 두께는 0.5~0.7 nm로 함이 바람직하고, 자유층에서 제2강자성층을 Co5Fe5로 0.5~0.65 nm로 할 경우에는 고정층의 Co5Fe5 두께는 0.65~0.8 nm로 함이 바람직하고, 자유층에서 제2강자성층을 Co9Fe1로 0.3~0.7 nm로 할 경우에는 고정층의 Co5Fe5 두께는 0.7 nm로 함이 바람직하다는 것을 얻게 되었다.As a result, when the second ferromagnetic layer is 0.3 to 0.5 nm of Co in the free layer, the Co thickness of the fixed layer is preferably 0.5 to 0.7 nm, and the second ferromagnetic layer is 0.5 to Co 5 Fe 5 in the free layer. to 0.65 If in nm, Co 5 Fe 5 thickness of the fixed bed is preferred that a 0.65 - 0.8 nm, and, when the second ferromagnetic layers in the free layer in the 0.3 - 0.7 nm as Co 9 Fe 1 has a fixed-bed Co 5 It was found that the Fe 5 thickness is preferably 0.7 nm.

이상으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상하에서 변형 가능한 다양한 실시예의 기재는 여기서 생략한다. As described above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made by those skilled in the art. Accordingly, descriptions of various embodiments that can be modified under the technical spirit of the present invention will be omitted herein.

도 1은 본 발명에 따른 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자의 구조에 관한 일 실시예를 보여주는 구조도이다.1 is a structural diagram showing an embodiment of a structure of a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자의 구조에 관한 다른 실시예를 보여주는 구조도이다.2 is a structural diagram showing another embodiment of the structure of a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy according to the present invention.

도 3은 도 1의 구조에서 버퍼층을 결정하기 위한 자유층 중심의 구조도이다.3 is a structural diagram of a free layer center for determining a buffer layer in the structure of FIG. 1.

도 4는 도 3의 구조에서 버퍼층을 Ta(2)과 Pd(2)으로 하여, 버퍼층/[Pd(0.6)/Co(0.39)]5/Ta(1.9) 구조에 대한 Extraordinary Hall Effect를 측정한 결과도이다.FIG. 4 illustrates the Extraordinary Hall Effect for the buffer layer / [Pd (0.6) / Co (0.39)] 5 /Ta(1.9) structure using the buffer layers Ta (2) and Pd (2) in FIG. The result is also.

도 5는 도 1의 구조에서 버퍼층의 두께 및 반강자성층의 두께를 결정하기 위한 고정층 중심의 구조도이다.5 is a structural diagram of a fixed layer center for determining the thickness of the buffer layer and the antiferromagnetic layer in the structure of FIG.

도 6은 도 5의 구조에서 버퍼층인 Ta층의 두께(t)를 변수로 하여, Ta(t)/[Pd(0.6)/Co(0.39)]5/Ta(1.9) 구조에 대한 교환력(Hex)과 보자력(Hc)을 측정한 결과도이다.FIG. 6 shows the exchange force for the structure Ta (t) / [Pd (0.6) / Co (0.39)] 5 /Ta(1.9) with the thickness t of the buffer layer Ta in the structure of FIG. Hex) and coercive force (Hc) are measured.

도 7은 도 5의 구조에서 반강자성층인 FeMn층의 두께(t)를 변수로 하여, Ta(1.9)/[Pd(0.6)/Co(0.39)]5/FeMn(t)/Ta(1.9) 구조에 대한 교환력(Hex)과 보자력(Hc)을 측정한 결과도이다.FIG. 7 shows Ta (1.9) / [Pd (0.6) / Co (0.39)] 5 /FeMn(t)/Ta(1.9) with the thickness t of the FeMn layer as the antiferromagnetic layer in the structure of FIG. This is a result of measuring exchange force (Hex) and coercive force (Hc) for the structure.

도 8은 도 1의 구조에서 고정층의 제2강자성층을 Co(0.7), Co9Fe1(0.7), Co5Fe5(0.76) 및 NiFe(1.1) 중 어느 하나로 하고 자유층의 제2강자성층 두께(t)를 변수로 하여, Ta(1.9)/[Pd(0.6)/Co(0.16)]2/Pd(0.6)/자유층의제2강자성층(t)/Cu(2.25)/고정층의제2강자성층/[Pd(0.6)/Co(0.23)]2/FeMn(10.5)/Ta(1.9) 구조에 대한 자유층에서의 보자력과 자기저항비를 측정한 결과도이다.FIG. 8 shows the second ferromagnetic layer of the pinned layer as one of Co (0.7), Co 9 Fe 1 (0.7), Co 5 Fe 5 (0.76), and NiFe (1.1) in the structure of FIG. 1. The second ferromagnetic layer (t) / Cu (2.25) / fixed layer of Ta (1.9) / [Pd (0.6) / Co (0.16)] 2 /Pd(0.6)/free layer with the layer thickness t as a variable Fig. 2 shows the results of measuring the coercive force and magnetoresistance ratio in the free layer with respect to the second ferromagnetic layer / [Pd (0.6) / Co (0.23)] 2 /FeMn(10.5)/Ta(1.9) structure.

도 9 및 도 10은 도 8과 같은 구조에서 자기저항비를 측정한 결과도이다.9 and 10 are the result of measuring the magnetoresistance ratio in the structure as shown in FIG.

Claims (10)

삭제delete 자유층/비자성층/고정층/반강자성층을 포함하여 구성된 스핀밸브 자기저항소자에 있어서,In the spin valve magnetoresistive element including a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer, 상기 자유층 및 상기 고정층은 각각 "Pd층/제1강자성층" 또는 "제1강자성층/Pd층"이 2번 이상 N번 반복하여 증착되고, 상기 제1강자성층은 상기 Pd층 면상에 수직으로 자화된 것이고,The free layer and the pinned layer are each deposited "Pd layer / first ferromagnetic layer" or "first ferromagnetic layer / Pd layer" two or more times N times, the first ferromagnetic layer is perpendicular to the surface of the Pd layer Magnetized to 상기 자유층은 소정의 기판상에 형성된 버퍼층과 상기 비자성층 사이에 형성되고, 상기 버퍼층 상부에 상기 자유층을 이루는 N개의 "Pd층/제1강자성층"이 형성되고, 상기 제1강자성층과 상기 비자성층 사이에 Pd층 및 수직으로 자화된 제2강자성층이 순차적으로 더 증착되어 형성되고,The free layer is formed between a buffer layer formed on a predetermined substrate and the nonmagnetic layer, and N “Pd layers / first ferromagnetic layers” forming the free layer are formed on the buffer layer, and the first ferromagnetic layer and A Pd layer and a vertically magnetized second ferromagnetic layer are sequentially deposited between the nonmagnetic layers, 상기 비자성층은 상기 제2강자성층 상부에 증착되며,The nonmagnetic layer is deposited on the second ferromagnetic layer, 상기 고정층은 상기 비자성층과 상기 고정층을 이루는 N개의 "Pd층/제1강자성층" 사이에 수직으로 자화된 제2강자성층이 더 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The pinned layer is a spin valve magnetoresistance having perpendicular magnetic anisotropy, wherein a second ferromagnetic layer magnetized perpendicularly between the nonmagnetic layer and the N "Pd layer / first ferromagnetic layer" forming the pinned layer is further deposited. device. 자유층/비자성층/고정층/반강자성층을 포함하여 구성된 스핀밸브 자기저항소자에 있어서,In the spin valve magnetoresistive element including a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer, 상기 자유층 및 상기 고정층은 각각 "Pd층/제1강자성층" 또는 "제1강자성층/Pd층"이 2번 이상 N번 반복하여 증착되고, 상기 제1강자성층은 상기 Pd층 면상에 수직으로 자화된 것이고,The free layer and the pinned layer are each deposited "Pd layer / first ferromagnetic layer" or "first ferromagnetic layer / Pd layer" two or more times N times, the first ferromagnetic layer is perpendicular to the surface of the Pd layer Magnetized to 상기 반강자성층은 소정의 기판상에 형성된 버퍼층과 상기 고정층 사이에 형성되고, The antiferromagnetic layer is formed between the buffer layer and the pinned layer formed on a predetermined substrate, 상기 고정층은 상기 반강자성층 상부에 상기 고정층을 이루는 N개의 "제1강자성층/Pd층"이 형성되고, 상기 Pd층 상부에 수직으로 자화된 제2강자성층이 더 증착되어 형성되고,The pinned layer is formed by forming N “first ferromagnetic layers / Pd layers” forming the pinned layer on the antiferromagnetic layer, and further depositing a second ferromagnetic layer magnetized vertically on the Pd layer. 상기 비자성층은 상기 제2강자성층 상부에 증착되며,The nonmagnetic layer is deposited on the second ferromagnetic layer, 상기 자유층은 상기 비자성층과 상기 자유층을 이루는 N개의 "제1강자성층/Pd층" 사이에 수직으로 자화된 제2강자성층 및 Pd층이 순차적으로 더 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The free layer is a vertical magnetic layer formed by sequentially depositing a second ferromagnetic layer and a Pd layer magnetized vertically between the nonmagnetic layer and the N "first ferromagnetic layer / Pd layer" constituting the free layer Spin valve magnetoresistive element having anisotropy. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 Pd층은 0.5~0.7 nm의 두께인 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The Pd layer is a spin valve magnetoresistance device having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the thickness of 0.5 ~ 0.7 nm. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1강자성층은 Co층이고, 상기 제2강자성층은 Co층 또는 CoFe 합금층인 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The first ferromagnetic layer is a Co layer, the second ferromagnetic layer is a spin valve magnetoresistance device having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the Co layer or CoFe alloy layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 제2강자성층의 CoFe 합금층은 Co와 Fe의 중량비가 5:5 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The CoFe alloy layer of the second ferromagnetic layer is a spin valve magnetoresistance device having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the weight ratio of Co and Fe is 5: 5 to 9: 1. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 기판은 Si, SiO2 및 유리 중에서 선택된 어느 하나이고,The substrate is any one selected from Si, SiO 2 and glass, 상기 버퍼층은 Ta층인 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The buffer layer is a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the Ta layer. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 비자성층은 Cu층 또는 Al2O3층인 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The nonmagnetic layer is a spin valve magnetoresistance device having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the Cu layer or Al 2 O 3 layer. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 자유층은 [Pd(0.6)/Co(0.16)]2/Pd(0.6)/제2강자성층 또는 제2강자성층/Pd(0.6)/[Co(0.16)/Pd(0.6)]2이고,The free layer is [Pd (0.6) / Co (0.16)] 2 /Pd(0.6)/second ferromagnetic layer or second ferromagnetic layer / Pd (0.6) / [Co (0.16) / Pd (0.6)] 2 , 상기 비자성층은 Cu(2.25)이고,The nonmagnetic layer is Cu (2.25), 상기 고정층은 제2강자성층/[Pd(0.6)/Co(0.23)]2 또는 [Co(0.23)/Pd(0.6)]2/제2강자성층이되,The pinned layer is a second ferromagnetic layer / [Pd (0.6) / Co (0.23)] 2 or [Co (0.23) / Pd (0.6)] 2 / second ferromagnetic layer, 상기 ()안의 수치는 각층의 두께를 nm 단위로 나타내는 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The numerical value in () is a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the thickness of each layer is expressed in nm units. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제2강자성층은 Co(0.3~0.7), Co5Fe5(0.5~0.8) 및 Co9Fe1(0.3~0.7) 중에서 선택된 어느 하나인 것이되, 상기 고정층을 이루는 두께가 상기 자유층을 이루는 두께보다 더 크고,The second ferromagnetic layer is any one selected from Co (0.3 ~ 0.7), Co 5 Fe 5 (0.5 ~ 0.8) and Co 9 Fe 1 (0.3 ~ 0.7), the thickness of the fixed layer is the free layer Larger than the thickness that they make up, 상기 버퍼층은 Ta(1.8~20)이고,The buffer layer is Ta (1.8 ~ 20), 상기 반강자성층은 FeMn(10~11)이되,The antiferromagnetic layer is FeMn (10-11), 상기 ()안의 수치는 각층의 두께를 nm 단위로 나타내는 것을 특징으로 하는 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자.The numerical value in () is a spin valve magnetoresistive element having perpendicular magnetic anisotropy, characterized in that the thickness of each layer is expressed in nm units.
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