Abstract
In this paper, magnetic properties and annealing behavior of spin valve structures using Mo(MoN) layers as underlayers were studied varying the thickness of the underlayers. The spin valve structure was consisted of Si substrate/$SiO_2(2,000{\AA})/Mo(MoN)(t{\AA})/NiFe(21\;{\AA})/CoFe(28\;{\AA})/Cu(22\;{\AA})/CoFe(18\;{\AA})/IrMn(65\;{\AA})/Ta(25\;{\AA})$. Also, MoN films were deposited on Si substrates and their thermal annealing behavior was analyzed. The resistivity of the MoN film increased as the $N_2$ gas flow rate was increased. After annealing at $600^{\circ}C$, XRD results did not show peaks of silicides. XPS results indicated MoN film deposited with 5 sccm of $N_2$ gas flow rate was more stable than the film deposited with 1 sccm of $N_2$ gas flow rate. The variations of MR ratio and magnetic exchange coupling fold were small for the spin valve structures using Mo(MoN) underlayers up to thickness of45 ${\AA}$. MR ratio of spin valves using MoN underlayers deposited with various $N_2$ gas flow rate was about 7.0% at RT and increased to about 7.5% after annealing at $220^{\circ}C$. Upon annealing at $300^{\circ}C$, the MR ratio decreased to about 3.5%. Variation of $N_2$ gas flow rate up to 5 sccm did not change the MR ratio and $H_{ex}$ appreciably.
본 연구에서는 하지층으로 사용한 Mo(MoN)의 두께 변화에 따른 스핀밸브 구조의 자기적 특성과 열처리 결과를 비교 검토하였다. 사용된 스핀밸브는 Si기판/$SiO_2/Mo(MoN)(t{\AA})/NiFe(21\;{\AA})/CoFe(28\;{\AA})/Cu(22\;{\AA})/CoFe(18\;{\AA})/IrMn(65\;{\AA})/Ta(25\;{\AA})$ 구조이다. 또한 본 연구에서는 MoN 하지층을 Si기판에 증착하여 열처리후 특성을 분석하였다. MoN 박막의 질소량이 증가(5 sccm까지)할수록 비저항은 증가하였다. $600^{\circ}C$에서 열처리 후 측정한 XRD 결과를 보면 Si/Mo(MoN) 박막에서 규소화합물을 발견할 수 없었다. MoN을 하지층으로 사용할 경우 $300^{\circ}C$에서 열처리 후 측정한 XPS 결과를 보면 질소 유입량이 5 sccm인 경우가 질소 유입량이 1 sccm인 경우보다 안정적임을 알았다. Mo(MoN) 하지층을 사용한 경우 하지층 두께 변화($45{\AA}$)에 따라 자기저항비와 교환결합력의 변화는 소폭이었다. Mo 하지층의 열처리 온도별 자기저항비는 열처리 전 상온에서 7.0%이었고, $220^{\circ}C$ 열처리 때 7.5%로 증가하였다. 이후 열처리 온도를 $300^{\circ}C$까지 증가 시키면 자기저항비는 7.5%에서 3.5%로 감소하였고, 질소유입량이 변화(5 sccm까지)하여도 유사한 경향을 보였다.
