KR101368298B1 - a device for generating high frequency microwave and high frequency magnetic field using spin transfer torque - Google Patents

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고려대학교 산학협력단
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    • H03B15/006Generation of oscillations using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, or using superconductivity effects using spin transfer effects or giant magnetoresistance

Abstract

스핀전달토크현상을 이용한 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자 및 고주파 자기장 생성 소자가 제공된다.
본 발명에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 고정 자성층 / 비자성층 / 자유 자성층 / 비자성층 / 감지 자성층 / 반강자성층으로 구성된 구조이며, 상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질로 이루어진 제 2 박막을 포함하고, 상기 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고 상기 감지 자성층은 박막의 수평방향의 자화 특성을 가지며, 본 발명에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 보다 높은 전류에서도 자화회전이 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 고주파 소자는 고주파 교류신호를 생성할 수 있으므로, 이러한 고주파 영역에서 구동되는 Resonator, Oscillator, Band-path filter 등의 소자의 개발에 따라 기존 소자에 비해 보다 많은 정보를 빠른 시간에 전송 및 처리할 수 있으므로, 소자의 효율성을 증대시킬 수 있다.
Provided are a high frequency microwave generating device and a high frequency magnetic field generating device using spin transfer torque phenomenon.
The high frequency microwave generating device according to the present invention has a structure consisting of a fixed magnetic layer / nonmagnetic layer / free magnetic layer / nonmagnetic layer / sensing magnetic layer / anti-ferromagnetic layer, the free magnetic layer is a first thin film and a first magnetic material containing a soft magnetic material A second thin film made of a second material having a magnetic anisotropy constant (K), wherein the fixed magnetic layer has a magnetization characteristic in a vertical direction of the thin film, and the sensing magnetic layer has a magnetization characteristic in a horizontal direction of the thin film, The high frequency microwave generating device according to the present invention is capable of magnetizing rotation even at a higher current. Therefore, since the high frequency device according to the present invention can generate a high frequency AC signal, according to the development of devices such as a resonator, oscillator, band-path filter, and the like driven in the high frequency region, more information is transmitted at a faster time than the conventional device. And processing, it is possible to increase the efficiency of the device.

Description

스핀전달토크현상을 이용한 고주파 마이크로 웨이브 및 고주파 자기장 생성 소자{a device for generating high frequency microwave and high frequency magnetic field using spin transfer torque}High frequency microwave and high frequency magnetic field using spin transfer torque

본 발명은 스핀전달토크현상을 이용한 고주파 마이크로 웨이브 및 고주파 자기장 생성 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 기술에 비하여 월등히 높은 주파수의 전기 신호 및 교류 자기장을 생성할 수 있는 고주파 마이크로 웨이브 및 고주파 자기장 생성 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency microwave and high frequency magnetic field generating device using spin transfer torque phenomenon, and more particularly, to generate a high frequency microwave and high frequency magnetic field capable of generating an electric signal and an alternating magnetic field of a much higher frequency than the prior art. It relates to an element.

자성체는 외부에서 자기장을 걸어주지 않더라도 자발적으로 자화되어 있는 물질을 말한다. 특히 제 1 자성체 (고정 자성층) / 비자성체 / 제 2 자성체 (자유 자성층)를 순차적으로 적층한 스핀밸브 구조에서는 고정 자성층과 자유 자성층의 상대적인 자화방향, 예를 들어 서로 평행한가, 또는 반 평행한가에 따라 전기 저항이 달라지는 거대자기저항 효과가 발생한다. 이러한 거대자기저항 효과는 상대적인 자화방향이 전류를 조절할 수 있다는 것을 의미하며, 뉴톤의 제 3 법칙인 작용-반작용 법칙에 따라 전류를 흘려주면 상대적인 자화방향을 조절할 수 있다. 따라서 이와 같이 스핀밸브 구조에 전류를 인가하여 자유 자성층의 자화를 반전, 회전시키는 소자가 IBM에서 제안되었고, 또한 실험적으로 입증되었다. 이 경우 제 1 자성체에 의해 스핀분극된 전류가 제 2 자성체를 통과하면서 자신의 스핀각운동량을 전달하기 때문이며, 이를 스핀전달토크 (Spin-Transfer Torque)라 부른다. Magnetic material refers to a material that is spontaneously magnetized even if external magnetic field is not applied. Particularly, in the spin valve structure in which the first magnetic material (fixed magnetic layer) / nonmagnetic material / second magnetic material (free magnetic layer) is sequentially stacked, the relative magnetization directions of the fixed magnetic layer and the free magnetic layer, for example, are parallel or antiparallel to each other. Therefore, a large magnetoresistance effect occurs in which the electrical resistance varies. This giant magnetoresistance effect means that the relative magnetization direction can control the current, and the relative magnetization direction can be adjusted by flowing a current according to Newton's third law of action-reaction. Therefore, a device for inverting and rotating the magnetization of the free magnetic layer by applying a current to the spin valve structure is proposed by IBM and proved experimentally. In this case, this is because the current spin-polarized by the first magnetic body transmits its spin angular momentum while passing through the second magnetic body, which is called spin-transfer torque.

효과적인 자화회전을 위해 고정 자성층의 자화방향을 박막면에 수직이 되도록 하는 구조가 제안되었는데, 이 구조에서 고정 자성층에 의해 분극된 전류의 스핀분극방향은 고정 자성층의 자화방향과 같은 수직방향을 갖는다. 스핀분극된 전류의 스핀전달토크로 인하여 전류주입에 의한 자화회전이 발생하며, 전류증가에 따라 자화회전 주파수가 증가하고 동시에 자유 자성층 자화의 수직성분이 증가하여, 자유 자성층 자화의 수평성분은 감소한다. 그 결과 충분히 큰 전류에서 자유 자성층의 자화가 완전히 수직방향으로 포화되면 더 이상 자화회전이 일어나지 않게 된다. In order to effectively rotate the magnetization, a structure in which the magnetization direction of the pinned magnetic layer is perpendicular to the thin film surface has been proposed. In this structure, the spin polarization direction of the current polarized by the pinned magnetic layer has the same vertical direction as that of the pinned magnetic layer. The spin transfer torque of spin-polarized current causes magnetization rotation by current injection, and as the current increases, the magnetization rotation frequency increases and at the same time the vertical component of free magnetic layer magnetization increases, so that the horizontal component of free magnetic layer magnetization decreases. . As a result, magnetization rotation no longer occurs when the magnetization of the free magnetic layer is completely saturated at a sufficiently large current.

이와 같은 스핀전달토크에 의한 고속 자화회전을 이용하여 두 가지 응용소자가 가능하다. 첫 번째 응용소자는 고주파영역의 통신 및 논리소자 등에 사용할 수 있는 고주파 교류신호 전자소자이다. By using the high-speed magnetization rotation by the spin transfer torque, two application elements are possible. The first application device is a high frequency AC signal electronic device that can be used for communication and logic devices in the high frequency region.

도 1은 종래의 기술에 따른 고주파 교류신호 전자소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency AC signal electronic device according to the prior art.

도 1을 참조하면, 고주파 교류신호 전자소자는 기본적으로 수직방향의 자화를 갖는 제 1 자성체 (100: 고정 자성층) / 비자성체 (101) / 전류에 의해 고속으로 회전하는 제 2 자성체 (102: 자유 자성층) / 비자성체 (103) / 신호 감지를 위해 수평방향의 자화를 갖는 제 3 자성체 (104: 감지층) / 반강자성층 (108)의 구조를 갖는다. 이때 감지층은 자성층1 (105) / 비자성체 (106) / 자성층2 (107)의 구조를 갖으며, 이는 Ru 등의 비자성체 (106)를 통한 RKKY 상호작용에 의해 자성층1 (105)과 자성층2 (107)의 자화방향이 서로 반대가 되어, 전체 감지층 (104)으로부터 발생하여 자유 자성층 (102)에 인가되는 누설자계가 거의 0이 되도록 하여, 자유 자성층 자화의 자유로운 자화회전을 방해하지 않도록 한다. 또한, 반강자성층 (108)은 감지층 중 자성층2 (107)의 자화방향을 한 방향으로 고정시켜주는 교환 바이어스를 제공한다. 따라서 전류 인가에 의해 자유 자성층의 자화가 고속으로 회전하면 자유 자성층 자화와 감지층 자화의 각도가 시간에 따라 변하게 되고, 그 결과 거대자기저항 효과로 인하여 저항이 시간에 따라 변하게 되어 고주파 교류신호를 발생시키는 것이 가능하다. Referring to FIG. 1, a high frequency AC signal electronic device basically includes a first magnetic material 100 (fixed magnetic layer) / nonmagnetic material 101 / a second magnetic material 102 that rotates at high speed by a current having free magnetization in a vertical direction. Magnetic layer) / nonmagnetic material 103 / a third magnetic material 104 (sensing layer) / antiferromagnetic layer 108 having a magnetization in the horizontal direction for signal detection. At this time, the sensing layer has a structure of the magnetic layer 1 (105) / the nonmagnetic material 106 / the magnetic layer 2 (107), which is the magnetic layer 1 (105) and the magnetic layer by RKKY interaction through the non-magnetic material 106, such as Ru The magnetization directions of the two (107) are opposite to each other, so that the leakage magnetic field generated from the entire sensing layer 104 and applied to the free magnetic layer 102 becomes almost zero, so as not to prevent free magnetization rotation of the free magnetic layer magnetization. do. In addition, the antiferromagnetic layer 108 provides an exchange bias to fix the magnetization direction of the magnetic layer 2 (107) of the sensing layer in one direction. Therefore, when the magnetization of the free magnetic layer rotates at high speed by the application of current, the angles of the free magnetic layer magnetization and the sensing layer magnetization change with time. As a result, the resistance changes with time due to the large magnetoresistance effect, thereby generating a high frequency AC signal. It is possible to let.

두 번째 응용소자는 고밀도 정보저장소자인 컴퓨터 하드디스크 등에 사용할 수 있는 고주파 자기장 발생소자이다. 하드디스크의 기록밀도를 증가시키기 위해서는 자기기록매체의 단위결정립 (crystalline grain)의 크기를 줄여야 한다. 이는 시그날 대 노이즈 비 (SNR: Signal-to-Noise Ratio)가 단위 기록비트 내의 결정립 수가 클수록 크기 때문이다. 그러나 이와 같이 결정립 크기를 줄이게 되면 초상자성 한계, 즉 상온에서의 열에너지에 의해 기록된 자화방향이 일정 시간 내에 바뀌어버리는 문제, 즉 기록된 자기정보가 원하지 않게 지워지는 문제가 발생한다. 열에너지에 저항하여 평균적으로 자화방향이 유지되는 시간 (t)은 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다.The second application element is a high frequency magnetic field generating element which can be used for a computer hard disk which is a high density information storage element. In order to increase the recording density of the hard disk, the size of the crystalline grains of the magnetic recording medium should be reduced. This is because the signal-to-noise ratio (SNR) is larger as the number of grains in a unit recording bit increases. However, if the grain size is reduced in this way, the superparamagnetism limit, that is, the magnetization direction recorded by the thermal energy at room temperature is changed within a certain time, that is, the problem that the recorded magnetic information is undesirably erased. The time t during which the magnetization direction is maintained on average on the basis of resistance to heat energy may be represented by Equation 1 below.

Figure 112011025104345-pat00001
Figure 112011025104345-pat00001

상기 식에서 f0는 시도주파수로 1 GHz 정도이며, K는 기록매체의 자기이방성 상수, V는 결정립의 부피, kB는 볼쯔만 상수 (=1.381x10-16 erg/K), T는 캘빈온도이다. In the above formula, f 0 is about 1 GHz at trial frequency, K is the magnetic anisotropy constant of the recording medium, V is the volume of grain, k B is Boltzmann constant (= 1.381x10 -16 erg / K), and T is the Kelvin temperature. .

상기 수학식 1로부터 고밀도 자기기록을 위하여 결정립의 크기 (V)를 줄이게 되면, 시간 (t)를 상용화가 가능한 값으로 유지하기 위해 K를 키워야 함을 알 수 있다. 그런데 자기기록매체에 원하는 자기정보를 기록하기 위해 필요한 자기장의 크기는 자기기록매체의 이방성자계 Hk (=2K/Ms, Ms는 자기기록매체의 포화자화양)에 비례한다. 즉, 결정립의 크기를 줄일수록 높은 K가 필요하게 되므로, 결과적으로 기록에 필요한 자기장의 크기가 증가하게 된다. 현재 하드디스크에서 현존하는 기록헤드를 이용하여 만들 수 있는 최대 자기장은 제한되어있기 때문에 보다 높은 기록밀도를 얻기 위해 높은 Hk를 갖는 자기기록매체를 효과적으로 기록할 수 있는 방법이 요구된다. 최근 카네기멜론대의 Zhu 교수 등은 기록헤드로부터 발생하는 자기장에 더하여 고주파 변조 자기장을 동시에 인가하여 기록에 필요한 전체자기장의 크기를 효과적으로 저감할 수 있는 방식을 제안하였다(J. -G. Zhu, X. Zhu, and Y. Tang, IEEE Trans. Magn. 44, 125 (2008)). 이 방식에서는 스핀전달토크에 의해 자유 자성층 자화가 고속으로 회전하고, 이로 인해 외부에 발생되는 교류자기장의 주파수가 기록매체의 자화의 공진주파수에 근접하면 원래 Hk 보다 낮은 자기장으로 자기기록매체를 기록하는 것이 가능하다. 이때 자유 자성층의 자화에 따른 회전 주파수를 충분히 얻는 것은 매우 중요하며, 상기 회전 주파수는 전류의 크기에 비례한다. 하지만, 큰 회전 주파수를 얻기 위하여 전류를 증가시키는 경우 자유 자성층의 자화는 점차 박막의 수직방향으로 커지며, 그 결과 일정 수준의 임계 전류 이상에서는 더 이상 자화회전을 하지 않게 되는 문제가 있다. It can be seen from Equation 1 that when the size (V) of the grains is reduced for high-density magnetic recording, K must be increased to maintain the time (t) at a commercially available value. However, the magnitude of the magnetic field required for recording desired magnetic information on the magnetic recording medium is proportional to the anisotropic magnetic field H k (= 2K / Ms, where Ms is the amount of saturation magnetization of the magnetic recording medium). In other words, as the size of the crystal grains is reduced, a higher K is required, and as a result, the size of the magnetic field required for recording increases. Since the maximum magnetic field that can be created by using existing recording heads in the current hard disk is limited, a method of effectively recording a magnetic recording medium having a high H k is required to obtain a higher recording density. Recently, Professor Zhu et al. Of Carnegie Mellon University proposed a method to effectively reduce the size of the total magnetic field required for recording by applying a high frequency modulated magnetic field simultaneously in addition to the magnetic field generated from the recording head (J.-G. Zhu, X. Zhu, and Y. Tang, IEEE Trans.Mag. 44 , 125 (2008)). In this method, the free magnetic layer magnetization rotates at high speed by the spin transfer torque. When the frequency of the alternating magnetic field is close to the resonance frequency of the magnetization of the recording medium, the magnetic recording medium is recorded with a magnetic field lower than the original H k. It is possible to. At this time, it is very important to sufficiently obtain the rotation frequency according to the magnetization of the free magnetic layer, and the rotation frequency is proportional to the magnitude of the current. However, when the current is increased to obtain a large rotation frequency, the magnetization of the free magnetic layer gradually increases in the vertical direction of the thin film, and as a result, there is a problem that the magnetization rotation is no longer performed above a certain level of the threshold current.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 임계 전류를 가지며, 그 결과 큰 자화회전이 가능한 고주파 마이크로 웨이브 및 고주파 자기장 생성 소자를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a high frequency microwave and a high frequency magnetic field generating device having a high threshold current and, as a result, large magnetization rotation.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고정 자성층 / 제 1 비자성층 / 자유 자성층 / 제 2 비자성층 / 감지 자성층 / 반강자성층을 포함하는 구조이며, 상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질을 포함하는 제 2 박막을 포함하며, 상기 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고 상기 감지 자성층은 박막의 수평방향의 자화 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자를 제공한다. 또한, 본 발명은 고정 자성층 / 비자성층 / 자유 자성층을 포함하는 구조이며, 상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막, 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질을 포함하는 제 2 박막을 포함하며, 상기 고정 자성층은 박막에 대하여 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고 상기 감지 자성층은 박막의 수평방향의 자화 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성 소자를 제공한다. 더 나아가, 본 발명은 제 1 고정 자성층 / 자유 자성층 / 제 2 고정 자성층을 포함하는 구조이며, 상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질을 포함하는 제 2 박막을 포함하며, 제 1 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고 제 2 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화특성을 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성소자를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a structure comprising a fixed magnetic layer / first nonmagnetic layer / free magnetic layer / second nonmagnetic layer / sensing magnetic layer / antiferromagnetic layer, the free magnetic layer includes a soft magnetic first material A second thin film comprising a first thin film and a second material having a negative magnetic anisotropy constant (K), wherein the pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in a vertical direction of the thin film, and the sensing magnetic layer is in a horizontal direction of the thin film. Provided is a high frequency microwave generating device having a magnetization characteristic of. In addition, the present invention is a structure comprising a fixed magnetic layer / nonmagnetic layer / free magnetic layer, the free magnetic layer comprises a first thin film comprising a soft magnetic first material, and a second material having a negative magnetic anisotropy constant (K) And a second thin film, wherein the pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in a vertical direction with respect to the thin film, and the sensing magnetic layer has a magnetization in a horizontal direction of the thin film. Furthermore, the present invention is a structure comprising a first pinned magnetic layer / free magnetic layer / a second pinned magnetic layer, the free magnetic layer has a first thin film comprising a soft magnetic first material and a negative magnetic anisotropy constant (K) A second thin film comprising a second material, wherein the first pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in the vertical direction of the thin film, and the second pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in the vertical direction of the thin film. Provided is an element.

본 발명의 일 실시예에서 상기 고정 자성층은 (X/Y)n 구조(n≥1)의 다층박막이며, 이때 X 및 Y는 Fe, Co, Si, Zr, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 박막이며, 또한 상기 감지 자성층은 제 1 자성층/비자성층/제 2 자성층의 인위적 반자성체구조를 가지며, 이때 제 1 자성층과 제 2 자성층은 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 감지 자성층의 비자성층은 Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. In one embodiment of the present invention, the pinned magnetic layer is a multilayer thin film of (X / Y) n structure (n≥1), wherein X and Y are Fe, Co, Si, Zr, Ni, B, Si, Zr, Pt , Pd and a mixture thereof, and the sensing magnetic layer has an artificial diamagnetic structure of the first magnetic layer / nonmagnetic layer / second magnetic layer, wherein the first magnetic layer and the second magnetic layer are Fe, Co, Ni. , B, Si, Zr, and any one thereof, and the nonmagnetic layer of the sensing magnetic layer is one selected from Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, and mixtures thereof.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 제 1 물질은 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나이며, 제 2 물질은 이중 hcp 구조를 갖는 CoFe, α-FeC, MnSb, CoIr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나이다. 더 나아가, 상기 반강자성층은 Ir, Pt, Mn 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며, 제 1 고정 자성층의 자기이방성자계 Hk1는 제 2 고정자성층의 자기이방성자계 Hk2와 상이하다. In another embodiment of the present invention, the first material is any one selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, and mixtures thereof, and the second material is CoFe, α-FeC having a double hcp structure. , MnSb, CoIr and mixtures thereof. Furthermore, the antiferromagnetic layer is made of any one selected from Ir, Pt, Mn, and mixtures thereof, and the magnetic anisotropic magnetic field H k1 of the first pinned magnetic layer is different from the magnetic anisotropic magnetic field H k2 of the second pinned magnetic layer.

또한 본 발명에 따른 고주파 마이프로 웨이브 생성 소자 및 고주파 자기장 생성소자는 면내 모양은 원형이다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제 1 비자성층과 0제 2 비자성층은 Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, AlOx, MgO, TaOx, ZrOx 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며, 이때 제 1 비자성층과 제 2 비자성층은 서로 상이한 물질일 수 있다. In addition, the high-frequency mipro wave generation device and the high-frequency magnetic field generating device according to the present invention is in-plane It is circular. In one embodiment of the present invention, the first nonmagnetic layer and the second nonmagnetic layer are made of any one selected from Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, AlO x , MgO, TaO x , ZrO x, and mixtures thereof. In this case, the first nonmagnetic layer and the second nonmagnetic layer may be different materials.

본 발명에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자 및 고주파 자기장 생성 소자에서, 상기 자유 자성층은 제 2 박막이 제 1 박막 내에 삽입된 구조이거나, 제 2 박막이 제 1 박막의 일 측면 또는 양 측면 상에 적층된 구조일 수 있다. In the high frequency microwave generating element and the high frequency magnetic field generating element according to the present invention, the free magnetic layer has a structure in which a second thin film is inserted into the first thin film, or a second thin film is laminated on one side or both sides of the first thin film. It may be a structure.

본 발명에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 보다 높은 전류에서도 자화회전이 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 소자는 고주파 교류신호를 생성할 수 있으므로, 이러한 고주파 영역에서 구동되는 Resonator, Oscillator, Band-path filter 등의 소자의 개발에 따라 기존 소자에 비해 보다 많은 정보를 빠른 시간에 전송 및 처리할 수 있으므로, 소자의 효율성을 증대시킬 수 있다. 또한 컴퓨터 하드디스크용 고주파 자기장 소자 관점에서 보다 높은 주파수 영역에서 작동하는 소자가 개발되면, 자기기록매체의 공진주파수가

Figure 112011025104345-pat00002
HK이고 (이때
Figure 112011025104345-pat00003
(=1.76x107Oe-1s-1)는 자이로마그네틱 상수), HK는 K에 비례하기 때문에, 보다 높은 K를 갖는 자기기록매체에 자기정보를 기록할 수 있게 되므로, 자기결정립의 크기를 기존 기술에 비해 더 작게 만들어도 열적 안정성에 문제가 없게 되며, 결과적으로 보다 높은 기록밀도를 갖는 하드디스크 제조가 가능해진다.The high frequency microwave generating device according to the present invention is capable of magnetizing rotation even at a higher current. Therefore, the device according to the present invention can generate a high frequency AC signal, and according to the development of devices such as a resonator, oscillator, band-path filter that is driven in such a high frequency region, and transmits more information and faster than conventional devices Since it can process, the efficiency of an element can be increased. In addition, when a device operating in a higher frequency range is developed in view of a high frequency magnetic field device for a computer hard disk, the resonance frequency of the magnetic recording medium is increased.
Figure 112011025104345-pat00002
H K (where
Figure 112011025104345-pat00003
(= 1.76x10 7 Oe -1 s -1 ) is a gyro magnetic constant), and since H K is proportional to K, magnetic information can be recorded on a magnetic recording medium having a higher K. Making it smaller than the conventional technology does not cause thermal stability problems, and as a result, it is possible to manufacture a hard disk with a higher recording density.

도 1은 종래의 스핀전달토크를 이용한 고주파 발생용 전자소자의 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀전달토크를 이용한 고주파 소자의 구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 스핀전달토크를 이용한 고주파 소자의 구조를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 스핀전달토크를 이용한 고주파 소자의 구조를 도시한 단면도.
도 5는 종래 소자의 전류에 따른 주파수 특성 및 면내 자화성분을 측정한 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 소자의 전류에 따른 주파수 특성 및 면내 자화성분을 측정한 그래프.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고주파 소자의 주파수 특성 및 면내 자화성분을 나타내는 그래프.
1 is a cross-sectional view showing the structure of an electronic device for generating a high frequency using a conventional spin transfer torque.
2 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency device using spin transfer torque according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency device using spin transfer torque according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency device using spin transfer torque according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph measuring the frequency characteristics and in-plane magnetization component according to the current of the conventional device.
Figure 6 is a graph measuring the frequency characteristics and in-plane magnetization components according to the current of the high-frequency device according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the frequency characteristics and in-plane magnetization components of a high frequency device according to another embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명은 보다 높은 전류에서도 자화회전이 가능한 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자 및 고주파 자기장 생성 소자를 제공하는데, 본 발명에서는 자유 자성층의 임계 전류 값을 상승시킴으로써 종래 기술에 비하여 우수한 자화회전이 가능한 고주파 마이크로 웨이브 생성소자 및 고주파 자기장 생성 소자를 달성한다. 즉, 상술한 바와 같이 자유 자성층 자화에 따른 회전 주파수는 전류의 크기에 비례하며, 전류, 즉 스핀전달토크에 의해 자유 자성층의 자화가 완전히 박막의 수직방향으로 포화되면 더 이상 자화회전을 하지 않게 된다. 따라서 본 발명자는 높은 주파수의 신호 및 자기장을 발생시키기 위해서 자유 자성층 자화가 박막의 수직방향으로 포화시키는 임계전류의 값을 키우는 것이 필요하다는 점에 기초하여 본 발명에 이르게 되었으며, 이러한 임계전류 상승은 자유 자성층에 음의 자기이방성 상수 K를 갖는 자성체를 삽입함으로써 달성된다. As described above, the present invention provides a high frequency microwave generating element and a high frequency magnetic field generating element capable of magnetizing rotation even at a higher current. In the present invention, the magnetizing rotation is superior to the conventional technology by increasing the threshold current value of the free magnetic layer. A high frequency microwave generating element and a high frequency magnetic field generating element are achieved. That is, as described above, the rotation frequency according to the free magnetic layer magnetization is proportional to the magnitude of the current, and when the magnetization of the free magnetic layer is completely saturated in the vertical direction of the thin film by the current, that is, spin transfer torque, the magnetization rotation is no longer performed. . Therefore, the present inventors have come to the present invention based on the fact that in order to generate a high frequency signal and a magnetic field, it is necessary to increase the value of the threshold current that the free magnetic layer magnetization saturates in the vertical direction of the thin film. This is accomplished by inserting a magnetic body having a negative magnetic anisotropy constant K into the magnetic layer.

자성체의 자기이방성에너지는 하기 수학식 2로 나타낼 수 있다.The magnetic anisotropy energy of the magnetic body may be represented by Equation 2 below.

Figure 112011025104345-pat00004
Figure 112011025104345-pat00004

상기 식에서 θ는 자화용이축과 자성체의 자화방향이 이루는 각도이다. Θ in the above equation is the angle between the easy axis of magnetization and the magnetization direction of the magnetic body.

일반적인 상술한 응용소자에서 자유 자성층의 자화용이축은 박막의 면내방향에 있다. 따라서 자기이방성 상수 K가 음의 값을 갖는 물질을 자유 자성층에 덧붙이거나 삽입하면 θ=0, 즉 자화방향이 면내방향에 있을 때 자기이방성 에너지가 최소가 되기 때문에 자화의 수직성분이 생기는 것을 효과적으로 막을 수 있다. In the general application device described above, the biaxial axis for magnetization of the free magnetic layer is in the in-plane direction of the thin film. Therefore, the magnetic anisotropy constant K is adding or inserting a material having a negative value on the free magnetic layer θ = 0, that is, the magnetic anisotropy energy, when the magnetization direction is in-plane direction is at least effectively prevented from occurring a vertical component of magnetization Can be.

이러한 음의 K값을 갖는 물질로는 이중 hcp 구조를 갖는 CoFe, α-FeC, NiAs-typed MnSb, hcp CoIr 등이 있다(M. Takahashi and S. Kadowaki, J. Phys. Soc. Jpn. 48, 1391 (1980); M. Thkahashi, Y. Takahashi, and H. Shoji, IEEE Trans. Magn. 37, 2179 (2001); N. Kikuchi et al., J. Phys. Condens. Matter 11, L485 (1999); T. Oikawa et al., IEEE Trans. Magn. 38, 1976 (2002). 상기 이중 hcp 구조를 보다 자세히 설명하면, 원자 한 층의 배열패턴을 A, B, C로 구분할 때, fcc 구조는 ABCABC…순서이며 일반적인 hcp는 ABAB…순서인데 비해, 본 발명의 일 실시예에서 사용된 이중 hcp 구조는 ABAC…순서로 fcc와 hcp와 구분되는 구조를 말한다. 하지만 본 발명은 상술한 물질에 제한되지 않으며, 음의 자기 이방성 상수를 갖는 한 어떠한 물질도 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 생성 소자에 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.Substances having such negative K values include CoFe, α-FeC, NiAs-typed MnSb, hcp CoIr, etc. having a double hcp structure (M. Takahashi and S. Kadowaki, J. Phys. Soc. Jpn. 48, 1391 (1980); M. Thkahashi, Y. Takahashi, and H. Shoji, IEEE Trans.Magn. 37 , 2179 (2001); N. Kikuchi et al ., J. Phys. Condens. Matter 11 , L485 (1999); T. Oikawa et al ., IEEE Trans. Magn. 38 , 1976 (2002). The double hcp structure will be described in more detail. When dividing the arrangement pattern of one layer of atoms into A, B, and C, the fcc structure is formed by ABCABC... Sequence and common hcp is ABAB… In contrast to the order, the dual hcp structure used in one embodiment of the present invention is ABAC... It is a structure that is distinguished from fcc and hcp in order. However, the present invention is not limited to the above-described materials, and any material can be applied to the microwave generating device according to the present invention as long as it has a negative magnetic anisotropy constant, which is also within the scope of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency microwave generating device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 기본적으로 수직방향의 자화를 갖는 제 1 자성체 (200: 고정 자성층) / 제 1 비자성체 (201) / 전류에 의해 고속으로 회전하는 제 2 자성체 (202: 자유 자성층) / 제 2 비자성체 (203) / 신호 감지를 위해 수평방향의 자화를 갖는 제 3 자성체 (204: 감지자성층) / 반강자성층 (210)으로 구성되어 있고, 자유 자성층 (202)은 스핀전달토크 및 감지신호의 극대화를 위하여, 큰 스핀분극률과 용이한 회전이 가능한 작은 자기이방성의 연자성체로 이루어진 제 1 박막 (205) 및 음의 자기이방성 상수(K) 값을 갖는 물질로 이루어진 제 2 박막 (206)을 포함한다. 특히 도 2는 상기 자유 자성층은 제 2 박막(206)이 제 1 박막(205) 내로 삽입된 구조를 개시하나, 이는 예시일 뿐, 상기 제 2 박막(206)은 제 1(205)의 일 측면 또는 양 측면 상에 적층되어, 제 1 박막/제 2 박막, 제 2 박막/제 1 박막, 제 2 박막 / 제 1 박막 / 제 2 박막의 구조를 가져도 무방하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. 즉, 음의 자기이방성 상수(K) 값을 갖는 물질로 이루어진 제 2 박막 (206)은 스핀분극률이 큰 물질로 이루어진 제 1 박막 (205) 내에 삽입되거나, 상기 제 1 박막을 가운데 두고 상기 제 1 박막의 양쪽 또는 어느 한쪽에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 2, the high-frequency microwave generating device according to the embodiment of the present invention basically has a high speed by using a first magnetic material 200 (fixed magnetic layer) / first nonmagnetic material 201 / current having vertical magnetization. Is composed of a second magnetic material (202: free magnetic layer) / second non-magnetic material (203) / a third magnetic material (204: sensing magnetic layer) / anti-ferromagnetic layer (210) having a magnetization in the horizontal direction for signal detection The free magnetic layer 202 is composed of a first thin film 205 made of a soft magnetic material having a large spin polarization rate and a small magnetic anisotropy that can be easily rotated, and a negative magnetic anisotropy constant for maximizing spin transfer torque and a detection signal. And a second thin film 206 of a material having a value of K). In particular, FIG. 2 discloses a structure in which the free magnetic layer has a second thin film 206 inserted into the first thin film 205, but this is only an example, and the second thin film 206 is one side of the first 205. Or laminated on both sides, and may have a structure of a first thin film / second thin film, a second thin film / first thin film, a second thin film / first thin film / second thin film, which is also within the scope of the present invention. Belong. That is, the second thin film 206 made of a material having a negative magnetic anisotropy constant (K) value may be inserted into the first thin film 205 made of a material having a high spin polarization rate, or the first thin film may be placed in the center of the first thin film. It may be located on either or both sides of one thin film.

상기 제 1 박막의 구성 물질은 큰 스핀 분극률과 용이한 회전을 가능하게 하는 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 큰 스핀 분극률과 용이한 회전이 가능한 한 어떠한 물질도 제 1 물질로 사용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. 또한 상기 제 2 박막의 구성 물질로 상술한 바와 같이 음의 자기이방성 상수를 갖는 한 임의의 어떠한 물질이 사용될 수 있다. The constituent material of the first thin film may be any one or more selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, and a mixture thereof, which enables a large spin polarization rate and easy rotation. However, the present invention is not limited thereto, and any material may be used as the first material as long as it has a large spin polarization rate and easy rotation, which is also within the scope of the present invention. In addition, any material may be used as long as it has a negative magnetic anisotropy constant as described above as the material of the second thin film.

상기 고정 자성층은 (X/Y)n 구조(n≥1)의 다층박막이며, X 및 Y는 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 박막일 수 있다. 또한 상기 감지자성층(204)은 기존 구조와 동일하게, 제 1 자성층 (207) / 비자성체 (208) / 제 2 자성층 (209)의 구조를 갖으며, 이때 Ru 등의 비자성체 (208)를 통한 RKKY 상호작용에 의해 자성층 (207)과 자성층 (209)의 자화방향이 서로 반대가 되어, 전체 감지층 (204)으로부터 발생하여 자유 자성층 (202)에 인가되는 누설자계가 거의 0이 되도록 하여, 자유 자성층 자화의 자유로운 자화회전을 방해하지 않도록 한다. 이때 상기 감지자성층(204)의 제 1 자성층(207)과 제 2 자성층(209)은 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 감지 자성층의 비자성층(208)은 Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. The pinned magnetic layer is a multilayer thin film having a (X / Y) n structure (n ≧ 1), and X and Y are thin films made of any one selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd, and mixtures thereof. Can be. In addition, the sensing magnetic layer 204 has a structure of the first magnetic layer 207 / nonmagnetic material 208 / second magnetic layer 209, similar to the existing structure, wherein the nonmagnetic material 208 such as Ru The magnetization directions of the magnetic layer 207 and the magnetic layer 209 are reversed by the RKKY interaction, so that the leakage magnetic field generated from the entire sensing layer 204 and applied to the free magnetic layer 202 becomes almost zero. Do not interfere with the free magnetization of the magnetic layer magnetization. In this case, the first magnetic layer 207 and the second magnetic layer 209 of the sensing magnetic layer 204 is made of any one selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr and mixtures thereof, and the nonmagnetic layer of the sensing magnetic layer 208 may be made of any one selected from Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, and mixtures thereof.

또한 반강자성층 (210)은 감지자성층 중 자성층 (209)의 자화방향을 한 방향으로 고정시켜주는 교환바이어스를 제공한다.In addition, the anti-ferromagnetic layer 210 provides an exchange bias to fix the magnetization direction of the magnetic layer 209 of the sensing magnetic layer in one direction.

더 나아가, 본 발명의 일 실시예에서 제 1 비자성체(201)와 제 2 비자성체(203)는 전기전도도가 현저히 높은 금속을 사용될 수 있는데, 소자의 전체 저항이 낮으면 동일한 인가전압에서 보다 많은 양의 전류가 흐르게 되어 고전력 소자가 가능해지기 때문이다. 예를 들면 Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag 등과 같이 전기전도도가 현저히 큰 물질이 제 1 비자성체(201)와 제 2 비자성체(203)의 구성물질로 사용될 수 있다. 또한 비자성체에 전기전도도가 현저히 낮은 물질을 사용하면, 동일전압 하에서 전류는 감소하지만, 전자의 터널링 효과에 의해 자화회전에 따른 자기저항의 차이가 매우 커지게 되므로, 비자성체 (201)과 비자성체 (203) 중 하나 혹은 둘 다에 전기전도도가 현저히 낮은 물질 또한 사용할 수 있으며, 예를 들어 AlOx, MgO, TaOx, ZrOx 등의 산화물을 사용할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 비자성체(201)와 제 2 비자성체(203)는 서로 상이한 전기전도도를 가지는 상이한 물질이 사용될 수 있다. Furthermore, in one embodiment of the present invention, the first nonmagnetic material 201 and the second nonmagnetic material 203 may be formed of a metal having high electrical conductivity. When the total resistance of the device is low, more than the same applied voltage may be used. This is because a positive current flows to enable a high power device. For example, a material having a great electrical conductivity such as Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, or the like may be used as a constituent material of the first nonmagnetic material 201 and the second nonmagnetic material 203. In addition, when a material having a significantly low electrical conductivity is used for the nonmagnetic material, the current decreases under the same voltage, but the difference in the magnetoresistance due to the magnetization rotation becomes very large due to the tunneling effect of the electrons. Thus, the nonmagnetic material 201 and the nonmagnetic material Materials having significantly low electrical conductivity may also be used for one or both of (203), and oxides such as AlO x , MgO, TaO x , and ZrO x may be used. Therefore, different materials having different electrical conductivity may be used for the first nonmagnetic material 201 and the second nonmagnetic material 203.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고주파 자기장 생성 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency magnetic field generating device according to another embodiment of the present invention.

도 3에 따른 고주파 자기장 생성 소자의 경우 거대자기저항효과를 이용한 전기신호를 검출할 필요가 없기 때문에, 도 2에 개시한 구조에서 ‘신호 감지를 위해 수평방향의 자화를 갖는 제 3 자성체 (204: 감지층) / 반강자성층 (210)’을 제외한 구조를 갖는다. In the case of the high frequency magnetic field generating device according to FIG. 3, it is not necessary to detect an electric signal using the giant magnetoresistive effect, and thus, in the structure disclosed in FIG. 2, a third magnetic material having horizontal magnetization for signal detection may be used. Sensing layer) / antiferromagnetic layer 210 '.

더 나아가 고주파 자기장 생성 소자에서는 거대자기저항효과를 이용한 전기신호를 검출할 필요가 없기 때문에, 본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 구조보다 더 간단한 박막 적층 구조를 제공할 수 있는데, 이는 도 4에 도시된다. Furthermore, since the high frequency magnetic field generating device does not need to detect the electric signal using the giant magnetoresistive effect, another embodiment of the present invention can provide a simpler thin film stacked structure than the above structure, which is illustrated in FIG. Shown.

도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자의 구조를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the structure of a high frequency microwave generating device according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 일 실시예에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 수직방향의 자화를 갖는 제 1 자성체, 즉 제 1 고정 자성층 (300) / 전류에 의해 고속으로 회전하는 자유 자성층 (301) / 수직방향의 자화를 갖는 제 2 자성체, 즉 제 2 고정 자성층 (302)으로 구성되며, 전류에 의해 고속으로 회전하는 자유 자성층 (301)은 고주파 전자소자에서와 같이, 스핀전달토크 및 감지신호의 극대화를 위해, 높은 스핀분극률과 용이한 회전을 위한 작은 자기 이방성의 연자성체를 포함하는 제 1 박막 (303) 및 음의 자기 이방성 상수(K) 값을 갖는 물질을 포함하는 제 2 박막 (304)이 적층된 구조를 갖는다. 하지만, 이와 같은 구조는 예시일 뿐, 스핀분극률이 큰 물질로 이루어진 제 1 박막 (303)은 음의 K 값을 갖는 물질로 이루어진 제 2 박막 (304)을 양쪽에 두고 삽입되거나 어느 한쪽에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 4, the high frequency microwave generating device according to the embodiment includes a first magnetic material having vertical magnetization, that is, a first magnetic layer 300 / a free magnetic layer 301 rotating at high speed by a current. The second magnetic material having a vertical magnetization, that is, the second fixed magnetic layer 302, and the free magnetic layer 301 that rotates at high speed by current, maximizes the spin transfer torque and the detection signal as in a high frequency electronic device. For this purpose, the first thin film 303 comprising a soft magnetic material having a small spin anisotropy for high spin polarization and easy rotation, and the second thin film 304 including a material having a negative magnetic anisotropy constant (K) value. It has a laminated structure. However, such a structure is only an example, and the first thin film 303 made of a material having a high spin polarization rate is inserted or positioned on either side with the second thin film 304 made of a material having a negative K value. can do.

상기 구조에서 자유 자성층 양 옆의 수직자기이방성을 갖는 제 1 고정 자성층 (300)과 제 2 고정 자성층 (302)은, 자유 자성층에 존재하는 자벽이 전류에 의해 소자의 어느 한쪽 방향으로도 빠져나가지 못하도록 하는 포텐셜 우물의 역할을 한다. In the above structure, the first pinned magnetic layer 300 and the second pinned magnetic layer 302 having the perpendicular magnetic anisotropy on both sides of the free magnetic layer prevent the magnetic walls existing in the free magnetic layer from escaping in either direction of the device by current. It acts as a potential well.

상기 제 1 또는 제 2 고정 자성층은 전술한 바와 같이 (X/Y)n 구조(n≥1)의 다층박막구조로서, 이때 상기 X 및 Y는 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 박막일 수 있다. The first or second pinned magnetic layer is a multilayer thin film structure of (X / Y) n structure (n ≧ 1) as described above, wherein X and Y are Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt. , Pd and a mixture thereof may be a thin film made of any one.

또한 자유 자성층에 자벽을 형성시키기 위해서는 제 1 자성체 (300)의 자기이방성자계 (Hk1)과 제 3 자성체 (302)의 자기이방성자계 (Hk2)이 서로 달라야 한다. 예를 들어 Hk1이 Hk2보다 큰 경우, 먼저 Hk1보다 큰 자기장을 외부에서 인가하여 제 1 자성체 및 제 3 자성체의 자화를 한쪽 수직 방향으로 정렬한 후, Hk2보다는 크고 Hk1보다는 작은 또 다른 외부자기장을 반대방향으로 인가하면 제 1 자성체의 자화방향과 제 3 자성체의 자화방향을 서로 반대가 되도록 만들 수 있고, 그 결과 제 2 자성층에 자벽이 형성된다. 이 상황에서 전류를 인가하면 스핀전달토크에 의해 자벽이 고속으로 회전하고, 그 결과 외부에 고주파 자기장을 형성하게 된다.In addition, in order to form a magnetic wall in the free magnetic layer, the magnetic anisotropy field H k1 of the first magnetic body 300 and the magnetic anisotropy field H k2 of the third magnetic body 302 must be different from each other. For example, when H k1 is larger than H k2 , a magnetic field larger than H k1 is first applied from the outside to align the magnetization of the first magnetic body and the third magnetic body in one vertical direction, and then another larger than H k2 and smaller than H k1. When another external magnetic field is applied in the opposite direction, the magnetization direction of the first magnetic body and the magnetization direction of the third magnetic body can be made to be opposite to each other, and as a result, a magnetic wall is formed in the second magnetic layer. When current is applied in this situation, the magnetic domain wall rotates at high speed by spin transfer torque, and as a result, a high frequency magnetic field is formed outside.

상기 구조는 전술한 구조에 비하여 간단한 구조이므로, 제조시 비용절감의 효과를 달성할 수 있다. Since the structure is a simple structure compared to the above-described structure, it is possible to achieve the effect of cost reduction during manufacture.

본 발명에 따른 상기 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 높은 전류밀도를 얻기 위하여 가능한 한 작은 크기의 구조를 제조하여야 하므로, 패터닝 공정이 요구된다. 이때 면내 자기 형상 이방성이 어느 방향에서도 동일하여 자화의 고속회전을 원활하게 하도록 하기 위해서, 제조된 구조의 면내 모양이 가능하면 원에 가까워야 한다. Since the high frequency microwave generating device according to the present invention has to fabricate a structure as small as possible in order to obtain a high current density, a patterning process is required. At this time, in-plane magnetic shape anisotropy is the same in any direction, so that the in-plane shape of the manufactured structure should be as close to the circle as possible in order to facilitate high-speed rotation of magnetization.

본 발명에 따른 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자의 효과를 확인하기 위해 자화의 운동방정식을 이용한 수치모사결과를 개시하였다. 이 방식의 정당성은 스핀전달토크 및 컴퓨터 하드디스크를 개발하는데 있어서 이미 여러 연구에 의해 확인되었으며, 전류에 의한 자화의 운동방정식은 하기 수학식 3과 같다.Numerical simulation results using the kinetic equation of magnetization are disclosed to confirm the effect of the high frequency microwave generation device according to the present invention. The validity of this method has been confirmed by various studies in developing spin transfer torque and computer hard disk, and the equation of motion of magnetization by current is shown in Equation 3 below.

Figure 112011025104345-pat00005
Figure 112011025104345-pat00005

이때,

Figure 112011025104345-pat00006
은 자화벡터,
Figure 112011025104345-pat00007
는 자이로마그네틱 상수,
Figure 112011025104345-pat00008
는 모든 유효자기장벡터, α는 Gilbert 감쇠상수이며, αJ는 비자성체를 사이에 둔 두 자성체 사이에 유기되는 스핀전달토크로 At this time,
Figure 112011025104345-pat00006
Silver Magnetized,
Figure 112011025104345-pat00007
Is a gyromagnetic constant,
Figure 112011025104345-pat00008
Is the effective magnetic field vector, α is the Gilbert damping constant, and α J is the spin transfer torque induced between two magnetic bodies with nonmagnetic materials in between.

Figure 112011025104345-pat00009
이며,
Figure 112011025104345-pat00010
는 Planck 상수를 2π로 나눈 값이고, e (=1.6×10-19 C)는 전자의 전하양,
Figure 112011025104345-pat00011
는 물질 및 전체 구조에 의해 결정되는 스핀분극효율 상수, I는 전류, Ms는 자성체의 포화자화양, x는 막에 수직방향이며,
Figure 112011025104345-pat00012
는 비자성체로부터 자성층으로 입사하는 스핀분극전류의 스핀방향의 단위 벡터로 x와 동일한 방향이다. 또한 bJ는 비자성체 없이 자화가 자성체 내에서 연속적으로 변하는, 예를 들면 자벽 구조에 발생하는 스핀전달토크의 크기로
Figure 112011025104345-pat00013
이며, P는 물질 자체에 의해 결정되는 자성체의 스핀분극율로 0~1 사이의 값을 갖으며, μB(=9.274×10-24 J/T)는 Bohr magneton, J는 전류밀도이다.
Figure 112011025104345-pat00009
Lt;
Figure 112011025104345-pat00010
Is the Planck constant divided by 2π, e (= 1.6 × 10 -19 C) is the charge of the electron,
Figure 112011025104345-pat00011
Is the spin polarization efficiency constant determined by the material and the overall structure, I is the current, Ms is the amount of saturation magnetization of the magnetic body, x is the direction perpendicular to the film,
Figure 112011025104345-pat00012
Is a unit vector of the spin direction of the spin polarization current incident on the magnetic layer from the nonmagnetic material and is the same direction as x. And b J is the amount of spin transfer torque that occurs in a magnetic wall structure in which magnetization continuously changes in the magnetic material without a nonmagnetic material.
Figure 112011025104345-pat00013
P is a spin polarization rate of the magnetic body determined by the material itself, and has a value between 0 and 1, μ B (= 9.274 x 10 -24 J / T) is the Bohr magneton and J is the current density.

이하 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 생성 소자가 갖는 우수한 효과를 실험예로서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the excellent effect of the microwave generating element according to the present invention will be described in more detail as an experimental example.

비교예Comparative Example

종래 기술에 따른 소자의 전류에 따른 주파수 측정Frequency measurement according to the current of the device according to the prior art

도 5는 도 1에 개시된 종래 기술에 따른 고주파 교류신호 전자소자, 즉 자유 자성층에 음의 K를 갖는 물질이 없는 기존 구조에서 전류에 따른 주파수 크기와 이때 수평성분의 크기를 도시한 그래프이다. FIG. 5 is a graph illustrating a frequency magnitude according to a current and a magnitude of a horizontal component in a conventional structure in which a high frequency AC signal electronic device according to the related art disclosed in FIG. 1, that is, a material having a negative K in a free magnetic layer does not exist.

사용된 구조와 물성값들은 다음과 같다. The structure and property values used are as follows.

전체 구조의 단면적=1225nm2, 제 1 자성체 (고정 자성층: 두께 t=50nm, 수직이방성상수 K=+107erg/cm3, 포화자화양 MS=1000emu/cm3, 교환상수 A=10-6erg/cm, Gilbert 감쇠상수 =0.05, 스핀분극율 P=0.2) / 비자성체 (t=10nm) / 전류에 의해 고속으로 회전하는 제 2 자성체 (자유 자성층: 두께 t=10nm, 수직이방성상수 K=0, 포화자화양 MS=1600emu/cm3, 교환상수 A=10-6erg/cm, Gilbert 감쇠상수 =0.01, 스핀분극율 P=0.7, 스핀분극효율상수 =0.7) / 비자성체 (t=10nm) / 신호 감지를 위해 수평방향의 자화를 갖는 제 3 자성체 (감지층: 자유 자성층과 동일). = 1225nm 2, the cross-sectional area of the entire structure of the first magnetic body (pinned magnetic layer: Thickness t = 50nm, the perpendicular anisotropy constant K = + 10 7 erg / cm 3, saturation magnetization Hwayang M S = 1000emu / cm 3, the exchange constant A = 10 - 6 erg / cm, Gilbert attenuation constant = 0.05, spin polarization rate P = 0.2) / nonmagnetic material (t = 10nm) / second magnetic material rotating at high speed by current (free magnetic layer: thickness t = 10nm, vertical anisotropy constant K = 0, saturation magnetization M S = 1600emu / cm 3 , exchange constant A = 10 -6 erg / cm, Gilbert damping constant = 0.01, spin polarization rate P = 0.7, spin polarization efficiency constant = 0.7) / nonmagnetic material (t = 10 nm) / third magnetic material with horizontal magnetization for signal detection (sensing layer: same as free magnetic layer).

도 5를 참조하면, 종래 기술에 따른기존구조에서는 최대 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자는 16.8GHz 정도의 주파수를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 5, it can be seen that in the conventional structure according to the prior art, the maximum high frequency microwave generation device can obtain a frequency of about 16.8 GHz.

실험예Experimental Example 1 One

본 실험예에서는 자유 자성층에 음의 K를 갖는 물질을 삽입한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 조건으로 전류에 따른 주파수 크기와 이때 수평성분의 크기를 측정하였다. 이때 음의 자기이방성 상수, 즉 음의 K(=-107erg/cm3)를 갖는 물질(CoIr)을 두께 t=10nm, 수직이방성상수 K=-107erg/cm3, 포화자화양 MS=1000emu/cm3, 교환상수 A=10-6erg/cm, Gilbert 감쇠상수 =0.05, 스핀분극율 P=0.2의 조건으로 삽입시켰다. In the present experimental example, except that a material having a negative K was inserted into the free magnetic layer, the frequency magnitude according to the current and the magnitude of the horizontal component were measured under the same conditions as in Comparative Example 1. At this time, a negative magnetic anisotropy constant, i.e., a material (CoIr) having a negative K (= -10 7 erg / cm 3 ), has a thickness t = 10 nm, a vertical anisotropy constant K = -10 7 erg / cm 3 , and a saturation magnetization M S = 1000 emu / cm 3 , exchange constant A = 10 -6 erg / cm, Gilbert attenuation constant = 0.05, spin polarization ratio P = 0.2 were inserted.

도 6은 본 실험예에 따른 결과를 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing the results according to the present experimental example.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 소자는 동일한 구조임에도 불구하고 자유 자성층에 음의 자기이방성 상수를 갖는 물질을 삽입함으로써 최대 50.2 GHz 정도의 주파수를 얻을 수 있는 것을 알 수 있으며, 이는 비교예 1의 16.8 GHz에 비하여 월등히 높은 수치이다.
Referring to FIG. 6, although the device according to the present invention has the same structure, a frequency of up to 50.2 GHz may be obtained by inserting a material having a negative magnetic anisotropy constant into a free magnetic layer, which is Comparative Example 1 This is much higher than 16.8 GHz.

실험예Experimental Example 2 2

도 7은 도 4에 개시된 구조, 즉 자유 자성층에 음의 K를 갖는 물질을 삽입하고 비자성층을 제외한 구조에서 전류에 따른 주파수 크기와 이때 수평성분의 크기를 도시한 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating the magnitude of the frequency and the horizontal component according to the current in the structure disclosed in FIG. 4, that is, a material having a negative K in the free magnetic layer and excluding the nonmagnetic layer.

본 실험예에서 사용된 소자 구조는 수직방향의 자화를 갖는 제 1 자성체 (두께 t=20nm, 수직이방성상수 K=+108erg/cm3, 포화자화양 MS=1000emu/cm3, 교환상수 A=10-6erg/cm, Gilbert 감쇠상수 =0.05, 스핀분극율 P=0.2) / 음의 K를 갖으며 전류에 의해 고속으로 회전하는 제 2-1 자성체 (두께 t=5nm, 수직이방성상수 K=-108erg/cm3, 포화자화양 MS=1000emu/cm3, 교환상수 A=10-6erg/cm, Gilbert 감쇠상수 =0.05, 스핀분극율 P=0.2) / 전류에 의해 고속으로 회전하는 제 2-2 자성체 (두께 t=5nm, 수직이방성상수 K=0erg/cm3, 포화자화양 MS=1600emu/cm3, 교환상수 A=10-6erg/cm, Gilbert 감쇠상수 =0.01, 스핀분극율 P=0.7) / 음의 K를 갖으며 전류에 의해 고속으로 회전하는 제 2-3 자성체 (2-1 자성체와 동일) / 수직방향의 자화를 갖는 제 3 자성체 (HK가 제 1 자성체의 90%인 것을 제외하고 제 1 자성체와 동일)이다. The device structure used in this experimental example is a first magnetic material having a magnetization in the vertical direction (thickness t = 20nm, vertical anisotropy constant K = + 10 8 erg / cm 3 , saturation magnetization M S = 1000emu / cm 3 , exchange constant A = 10 -6 erg / cm, Gilbert attenuation constant = 0.05, spin polarization rate P = 0.2) / 2-1 magnetic material having a negative K and rotating at high speed by current (thickness t = 5nm, perpendicular anisotropy constant) K = -10 8 erg / cm 3 , saturation magnetization M S = 1000emu / cm 3 , exchange constant A = 10 -6 erg / cm, Gilbert damping constant = 0.05, spin polarization rate P = 0.2) 2-2 magnetic material rotating with thickness (t = 5nm, perpendicular anisotropy constant K = 0erg / cm 3 , saturation magnetization M S = 1600emu / cm 3 , exchange constant A = 10 -6 erg / cm, Gilbert damping constant = 0.01, spin polarization rate P = 0.7) / third magnetic material having a negative K and rotating at high speed by current (same as 2-1 magnetic material) / third magnetic material having a vertical magnetization (H K Same as the first magnetic body except 90% of the first magnetic body) The.

도 7을 참조하면, 본 실험예에 따른 마이크로 웨이브 생성 소자 또한 최대 59.1 GHz 정도의 주파수를 얻을 수 있으며, 이는 종래 기술에 따른 소자에 비하여 탁월히 높은 주파수이다.
Referring to FIG. 7, the microwave generating device according to the present experimental example can also obtain a frequency of up to about 59.1 GHz, which is an excellent frequency compared to the device according to the prior art.

이상의 실험예를 통하여 음의 자기이방성 상수를 갖는 물질을 자유자성층에 삽입시킴으로써 기존 구조에 비해 월등히 높은 주파수의 전기신호 및 교류자기장을 얻는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 하지만 상술한 실험예는 모두 본 발명을 보다 용이하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 상술한 실험예 등에 사용된 실험 조건, 물질 종류 등에 의하여 본 발명이 제한되거나 한정되지는 않는다.
Through the above experimental example, it can be seen that by inserting a material having a negative magnetic anisotropy constant into the free magnetic layer, it is possible to obtain an electrical signal and an alternating magnetic field of a much higher frequency than the existing structure. However, all of the above-described experimental examples are only for better understanding of the present invention, and the present invention is not limited or limited by the experimental conditions, materials, etc. used in the above-described experimental examples.

Claims (20)

고정 자성층, 제 1 비자성층, 자유 자성층, 제 2 비자성층, 감지 자성층, 반강자성층을 포함하는 구조이며,
상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질을 포함하는 제 2 박막을 포함하며,
상기 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고
상기 감지 자성층은 박막의 수평방향의 자화 특성을 가지며,
상기 자유 자성층은 연속적으로 회전하는 방향의 자화 특성을 가지며,
상기 제 2 박막은 제 1 박막 내에 삽입된 구조를 가지거나 또는 상기 제 2 박막이 제 1 박막의 일 측면 또는 양측면 상에 적층된 구조를 가지며,
상기 제 2 물질은 이중 hcp 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자.
A structure including a pinned magnetic layer, a first nonmagnetic layer, a free magnetic layer, a second nonmagnetic layer, a sensing magnetic layer, and an antiferromagnetic layer,
The free magnetic layer comprises a first thin film comprising a soft magnetic first material and a second thin film comprising a second material having a negative magnetic anisotropy constant (K),
The pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in the vertical direction of the thin film, and
The sensing magnetic layer has a magnetization characteristic in the horizontal direction of the thin film,
The free magnetic layer has a magnetization characteristic of the direction of continuous rotation,
The second thin film has a structure inserted into the first thin film or the second thin film has a structure laminated on one side or both sides of the first thin film,
And the second material has a double hcp structure.
고정 자성층, 비자성층, 자유 자성층을 포함하는 구조이며,
상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막, 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질을 포함하는 제 2 박막을 포함하며,
상기 고정 자성층은 박막에 대하여 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고
상기 감지 자성층은 박막의 수평방향의 자화 특성을 상기 자유 자성층은 연속적으로 회전하는 방향의 자화 특성을 가지며,
상기 제 2 박막은 제 1 박막 내에 삽입된 구조를 가지거나 또는 상기 제 2 박막이 제 1 박막의 일 측면 또는 양측면 상에 적층된 구조를 가지며,
상기 제 2 물질은 이중 hcp 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성 소자.
It is a structure including a fixed magnetic layer, a nonmagnetic layer, a free magnetic layer,
The free magnetic layer comprises a first thin film comprising a soft magnetic first material and a second thin film comprising a second material having a negative magnetic anisotropy constant (K),
The pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in a direction perpendicular to the thin film, and
The sensing magnetic layer has a magnetization characteristic in a horizontal direction of the thin film, and the free magnetic layer has a magnetization characteristic in a direction in which it continuously rotates.
The second thin film has a structure inserted into the first thin film or the second thin film has a structure laminated on one side or both sides of the first thin film,
And said second material has a double hcp structure.
제 1 고정 자성층, 자유 자성층, 제 2 고정 자성층을 포함하는 구조이며,
상기 자유 자성층은 연자성의 제 1 물질을 포함하는 제 1 박막 및 음의 자기이방성 상수(K)를 갖는 제 2 물질을 포함하는 제 2 박막을 포함하며,
제 1 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화 특성을 가지며, 그리고
제 2 고정 자성층은 박막의 수직방향의 자화 특성을 가지며,
상기 자유 자성층은 연속적으로 회전하는 방향의 자화 특성을 가지며,
상기 제 2 박막은 제 1 박막 내에 삽입된 구조를 가지거나 또는 상기 제 2 박막이 제 1 박막의 일 측면 또는 양측면 상에 적층된 구조를 가지며,
상기 제 2 물질은 이중 hcp 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성소자.
A structure including a first pinned magnetic layer, a free magnetic layer, and a second pinned magnetic layer,
The free magnetic layer comprises a first thin film comprising a soft magnetic first material and a second thin film comprising a second material having a negative magnetic anisotropy constant (K),
The first pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in the vertical direction of the thin film, and
The second pinned magnetic layer has a magnetization characteristic in the vertical direction of the thin film,
The free magnetic layer has a magnetization characteristic of the direction of continuous rotation,
The second thin film has a structure inserted into the first thin film or the second thin film has a structure laminated on one side or both sides of the first thin film,
And the second material has a double hcp structure.
제 1항에 있어서,
상기 고정 자성층은 X층 및 Y층으로 이루어진 2중층이 n개 적층되어 이루어진 다층박막(n≥1)이며, 여기에서 X 및 Y는 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 박막인 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
The method of claim 1,
The pinned magnetic layer is a multilayer thin film (n ≧ 1) in which n double layers composed of X and Y layers are stacked, wherein X and Y are Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd, and High frequency microwave generation device, characterized in that the thin film made of any one selected from a mixture thereof.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 고정 자성층은 X층 및 Y층으로 이루어진 2중층이 n개 적층되어 이루어진 다층박막(n≥1)이며, 여기에서 X 및 Y는 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 박막인 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성소자.
4. The method according to claim 2 or 3,
The pinned magnetic layer is a multilayer thin film (n ≧ 1) in which n double layers composed of X and Y layers are stacked, wherein X and Y are Fe, Co, Ni, B, Si, Zr, Pt, Pd, and High frequency magnetic field generating device, characterized in that the thin film made of any one selected from a mixture thereof.
제 1항에 있어서,
상기 감지 자성층은 제 1 자성층, 비자성층, 제 2 자성층을 포함하고, 제 1 자성층과 제 2 자성층은 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 감지 자성층의 비자성층은 Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
The method of claim 1,
The sensing magnetic layer is a first magnetic layer, A nonmagnetic layer and a second magnetic layer, wherein the first magnetic layer and the second magnetic layer is any one selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr and mixtures thereof, the nonmagnetic layer of the sensing magnetic layer is Ru, Cu , Al, Ta, Au, Ag, and a high frequency microwave generating device, characterized in that made of any one selected from a mixture thereof.
제 1항에 있어서,
제 1 물질은 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
The method of claim 1,
The first material is any one selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr and mixtures thereof.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
제 1 물질은 Fe, Co, Ni, B, Si, Zr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성소자.
4. The method according to claim 2 or 3,
The first material is any one selected from Fe, Co, Ni, B, Si, Zr and mixtures thereof.
제 1항에 있어서,
제 2 물질은 이중 hcp 구조를 갖는 CoFe, α-FeC, MnSb, CoIr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자.
The method of claim 1,
The second material is any one selected from CoFe, α-FeC, MnSb, CoIr, and a mixture thereof having a double hcp structure.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
제 2 물질은 이중 hcp 구조를 갖는 CoFe, α-FeC, MnSb, CoIr 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성 소자.
4. The method according to claim 2 or 3,
The second material is a high frequency magnetic field generating device, characterized in that any one selected from CoFe, α-FeC, MnSb, CoIr and a mixture thereof having a double hcp structure.
제 1항에 있어서,
상기 반강자성층은 Ir, Pt, Mn 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자.
The method of claim 1,
The antiferromagnetic layer is a high frequency microwave generating device, characterized in that consisting of any one selected from Ir, Pt, Mn and mixtures thereof.
제 3항에 있어서,
제 1 고정 자성층의 자기이방성자계 Hk1는 제 2 고정자성층의 자기이방성자계 Hk2와 상이한 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성 소자.
The method of claim 3, wherein
The magnetic anisotropic magnetic field H k1 of the first pinned magnetic layer is different from the magnetic anisotropic magnetic field H k2 of the second pinned magnetic layer.
제 1 항에 있어서,
고주파 마이크로 웨이브 생성 소자의 면내 모양은 원형인 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성 소자.
The method of claim 1,
The in-plane shape of the high frequency microwave generating element A high frequency microwave generating element, characterized by being circular.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
고주파 자기장 생성 소자의 면내 모양은 원형인 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성 소자.
4. The method according to claim 2 or 3,
The in-plane shape of the high frequency magnetic field generating element A high frequency magnetic field generating element, characterized by being circular.
제 1 항에 있어서,
제 1 비자성층과 제 2 비자성층은 Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, AlOx, MgO, TaOx, ZrOx 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
The method of claim 1,
The first nonmagnetic layer and the second nonmagnetic layer comprise any one selected from Ru, Cu, Al, Ta, Au, Ag, AlO x , MgO, TaO x , ZrO x, and mixtures thereof. .
제 15항에 있어서,
제 1 비자성층과 제 2 비자성층은 서로 상이한 물질인 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
16. The method of claim 15,
The high frequency microwave generating device according to claim 1, wherein the first nonmagnetic layer and the second nonmagnetic layer are made of different materials.
제 1항에 있어서,
상기 자유 자성층은 제 2 박막이 제 1 박막 내에 삽입된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
The method of claim 1,
And the free magnetic layer has a structure in which a second thin film is inserted into the first thin film.
제 1항에 있어서,
상기 자유 자성층은 제 2 박막이 제 1 박막의 일 측면 또는 양 측면 상에 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 마이크로 웨이브 생성소자.
The method of claim 1,
The free magnetic layer has a structure in which the second thin film is laminated on one side or both sides of the first thin film.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 자유 자성층은 제 2 박막이 제 1 박막 내에 삽입된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성소자.
4. The method according to claim 2 or 3,
And the free magnetic layer has a structure in which a second thin film is inserted into the first thin film.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 자유 자성층은 제 2 박막이 제 1 박막의 일 측면 또는 양 측면 상에 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 자기장 생성소자.
4. The method according to claim 2 or 3,
The free magnetic layer has a structure in which a second thin film is laminated on one side or both sides of the first thin film.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002150511A (en) * 2000-11-06 2002-05-24 Fujitsu Ltd Spin valve magnetoresistive element and magnetic head using the same
KR20050116780A (en) * 2004-06-08 2005-12-13 후지쯔 가부시끼가이샤 Magnetoresistance effect film and magnetoresistance effect head
KR20060125913A (en) * 2004-02-26 2006-12-06 그랜디스, 인코포레이티드 Spin transfer magnetic element with free layers having high perpendicular anisotropy and in-plane equilibrium magnetization

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002150511A (en) * 2000-11-06 2002-05-24 Fujitsu Ltd Spin valve magnetoresistive element and magnetic head using the same
KR20060125913A (en) * 2004-02-26 2006-12-06 그랜디스, 인코포레이티드 Spin transfer magnetic element with free layers having high perpendicular anisotropy and in-plane equilibrium magnetization
KR20050116780A (en) * 2004-06-08 2005-12-13 후지쯔 가부시끼가이샤 Magnetoresistance effect film and magnetoresistance effect head

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