Microstructure and texture of Ir-Mn based magnetic tunnel junctions

• Autorzy: Kanak J. , Stobiecki T. , Reiss G. , Bruckl H.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i tekstura magnetycznych złącz tunelowych na bazie Ir-Mn

• Konferencja: Symposium on Texture and Microstructure Analysis of Functionally Graded Materials SOTAMA-FGM (03-07.10.2004 ; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetic tunnel junctions (MTJs) with the structure: substrate Si(100)/SiOx 47nm/system of seed-buffer layers /IrMn 12nm/CoFe 15nm/AlOx 1.4nm/NiFe 3nm/Ta 5nm were prepared with four different buffers: (a) Cu 25nm, (b) Ta 5nm/Cu 25nm, (c) Ta 5nm/Cu 25nm/Ta 5nm/Cu 5nm and (d) Ta 5nm/Cu 25nm/Ta 5nm/NiFe 2nm/Cu 5nm in order to enhance crystal texture of the MTJs. The annealed in vacuum at 275C junctions were characterized by XRD &Theta-2&Theta-scans, rocking curve (&omega- scans) and pole figures, in order to establish the correlation between texture and magnetic exchange bias coupling of IrMn/CoFe. The texture degree in the stack of MTJ depends on material, which was used for the buffer layers, and sequence of the layers. The strongest texture has been obtained if the seed layer of Ta was used (buffer (b)). The multilayer stack is textured in columnar-like fashion, which produces roughness. It was found, from the analysis of magnetic hysteresis loops and rocking curves of the CoFe layer, that the exchange bias and coercivity fields of CoFe pinned layer increase about two times in the case of using strong textured seed-buffer system (b). The design of seed-buffer layers allows to optimize the exchange bias coupling in magnetoelectronics devices.

PL

Magnetyczne złącza tunelowe o strukturze wielowarstwowej: podłoże Si(100)/SiOx 47nm/warstwy buforowe /IrMn 12nm/CoFe 15nm/AlOx 1.4nm/NiFe 3nm/Ta 5nm zostały napylone z użyciem czterech różnych układów warstw buforowych: (a) Cu 25nm, (b) Ta 5nm/Cu 25nm, (c) Ta 5nm/Cu 25nm/Ta 5nm/Cu 5nm oraz (d) Ta 5nm/Cu 25nm/Ta 5nm/NiFe 2nm/Cu 5nm w celu poprawy tekstury złącza. Na złaczach wygrzanych w próżni w temperaturze 275&degC wykonano pomiary dyfrakcyjne: pomiar &Theta-2&Thetaž, pomiar &omega (rocking curve) oraz pomiar figur biegunowych w celu wyznaczenia korelacji pomiedzy tekstura a magnetycznym sprzężeniem wymiennym pomiedzy warstwami IrMn i CoFe. Stopień steksturowania złącza zależy od materiałów zastosowanych na warstwy buforowe jak również od sekwencji ich ułożenia. Najsilniejszą teksturę otrzymano dla bufora typu (b) z warstwą Ta naniesioną bezposrednio na podłoże. Warstwy rosną w postaci kolumn, które generują szorstkości. Z korelacji pomiarów magnetycznych oraz pomiaru rocking curve otrzymano, że wymienne sprzężenie magnetyczne typu exchange bias miedzy warstwami CoFe i IrMn oraz pole koercji wzrastają dwukrotnie w przypadku użycia silnie steksturowanego bufora (b). Wybór własciwego układu warstw buforowych pozwala na optymalizacje sprzężenia exchange bias w wielowarstwowych urządzeniach magnetoelektroniki.

Słowa kluczowe

EN

MTJ; magnetic tunnel junction; XRD; texture; interfacial magnetic properties; magnetic exchange bias coupling

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 2
• Strony: 295--301
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Kanak J.

• Katedra Elektroniki, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30
• Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

autor

Stobiecki T.

• Katedra Elektroniki, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

autor

Reiss G.

• University of Bielefeld, Department of Physics, Nanodevoices Group, P.O. Box 10031, 33501 Bielefeld, Germany

autor

Bruckl H.

• University of Bielefeld, Department of Physics, Nanodevoices Group, P.O. Box 10031, 33501 Bielefeld, Germany

Bibliografia

• [1] T. Miyazaki, N. Tezuka, J. Magn. Magn. Mat. 139, L231 (1995).
• [2] J. S. Moodera, L. R. Kinder, T. M. Wong, R. Meservey, Phys. Rev. Lett. 74, 3273 (1995).
• [3] G. A. Prinz, J. Magn. Magn. Mat. 200, 57 (1999).
• [4] J. Nogues, I. K. Schuller, J.Magn. Magn. Mat. 192, 203 (1999).
• [5] M. Takahashi, M. Tsunoda, J. Phys. D 35, 2365 (2002).
• [6] T. Stobiecki, J. Kanak, J. Wrona, M. Czapkiewicz, C. G. Kim, C. O. Kim, M. Tsunoda, M. Takahashi, phys. stat, sol. a, 201. 1621 (2004).
• [7] M. Tsunoda, M. Takahashi, J. Magn. Magn. Mater. 239, 149 (2002).
• [8] J. Wrona, T. Stobiecki, M. Czapkiewicz, R. Rak, T. Ślęzak, J. Korecki, C. G. Kim, J. Magn. Magn. Mat. 272-276, P3, 2294 (2004).