Exchange coupling field of NiFe/IrMn/CoFe trilayer depending on Mn composition

3중박막 NiFe/IrMn/CoFe에서 Mn 함유량에 의존하는 교환결합세기

The magnetic and thermal properties of NiFe/IrMn/CoFe with Mn additions have been studied. As grown CoFe pinned-layers with IrMn-Mn have dominantly larger exchange biasing field( $H_{ex}$) and blocking temperature( $T_{b}$) than when pure I $r_{22}$M $n_{78}$ is used. The magnetic properties improve, $H_{ex}$ and $T_{b}$ improve with 77-78 vol% Mn, but drop considerably with more Mn additions, losing magnetic properties of theb NiFe/IrMn/CoFe with addition 0.6 vol % Mn. The average x-ray diffraction peak ratios fcc (111)CoFe of (111)IrM $n_3$ textures for the Mn inserted total vol of 75, 77, and 79 vol% were about 1.4, 0.8, and 0.6, respectively. For the sample without Mn inserted layer, the $H_{ex}$ between I $r_{22}$M $n_{78}$ and CoFe layers is almost nothing. For two multilayer as-grown samples with ultra-thin Mn layers of 77 vol % and 79 vol %, the $H_{ex}$s are 250 Oe and 150 Oe, respectively. In case of IrMn with 77.5 vol% Mn, the $H_{ex}$ was 444 Oe up to 30$0^{\circ}C$ endured of 363 Oe at 40$0^{\circ}C$, respectively. Mn additions improve the magnetic properties and thermal stabilities of NiFe/IrMn/CoFe. Those increase the $H_{ex}$ and $T_{b}$. In applications where higher $H_{ex}$ and $T_{b}$ are accept, proper concentrations of Mn can be used.n can be used.be used.

Mn 합금형태의 반강자성체 물질인 IrMn은 열처리 전과 후에 교환결합세기를 400 Oe 이상 쉽게 얻을 수 있다. IrMn 스핀밸브나 터널링 접합 소자는 높은 교환 결합세기와 우수한 열적안정성으로 인하여 자기센서로서 실용화하기에 이르렀다. Mn이 계면의 이웃층으로 확산이 왕성하므로 자성층의 종류에 따라 교환결합세기의 변화에 심각한 영향을 주게 된다. 더욱이 열처리시에 일어나는 Mn 확산 및 이동을 통해 이웃층의 계면 손상과 자기 수송 특성을 완화 내지 손상시키는 중요한 요인으로 밝혀져 있다. 열처리 전과 후에 따른 자기적 특성의 변화가 비교적 큰 IrMn에서 Mn 성분에 따른 fcc 결정성 및 교환결합세기의 변화를 상세히 관찰함으로서 Mn 확산에 의한 반자성층의 Mn 결핍 또는 상변화를 극-초박막 Mn층 삽입으로 보상효과를 이용하여 교환결합세기 강화 및 열적안정성을 향상시킨 실험결과를 소개한다.