본 연구에서는 교환 결합 특성을 갖는 CoFe/MnIr 박막 재료에서 MnIr의 두께에 따라 측정한 토오크 신호를 Stoner-Wohlfarth 모델로 계산한 결과와 비교 분석하였다. 모델 계산을 위하여 일축 이방성 상수 K_F와 K_AF를 각각 갖는 강자성(F)층과 반강자성 (AF)층 계면에 작용하는 교환 결합 상수 J_c를 고려하였다. 고정되지 않는 AF층에 의한 회전 손실은 0.5t_c < t_AF < t_c (= J_c/K_AF)의 범위에서 나타나며, 고정된 AF층에 의한 일방 이방성 상수 J_k는 t_AF > t_c에서 나타났다. CoFe/MnIr 재료에서 임계두께는 t_c = 3.4nm였으며, t_AF = 3 nm의 시편에서 측정한 토오크 신호에서 보인 회전 손실은 AF 결정립의 용이축이 모든 방향으로 고르게 분포한 특성으로 설명되었다. t_AF = 10 nm의 시편에서 측정된 토오크 신호에서 추출한 일방 이방성 상수는 J_k = 0.63J_c의 관계를 보였다. 따라서, 일방 이방성 상수는 AF 결정립의 용이축을 한쪽 방향으로 정렬할 경우 J_k = J_c가 되어 약 37 %의 특성 향상을 기대할 수 있다.

We analyzed the MnIr thickness dependence of torque signals measured in exchange coupled CoFe/MnIr (t_AF) bilayers. The measured torque signals were compared with calculated ones by Stoner-Wohlfarth model. The exchange coupling anisotropy J_c was considered for the model calculation between ferromagnetic (F) and antiferromagnetic (AF) layers with uniaxial anisotropy constant of K_F and K_AF, respectively. The rotational losses were appeared in the range of 0.5t_c < t_AF < t_c (= J_c/K_AF) by the unpinned AF layer. While, the unidirectional anisotropy (J_k) was caused by the pinned AF layer at t_AF > t_c. The critical thickness of MnIr layer was t_c = 3.4 nm in CoFe/MnIr bilayers. The rotational losses behavior as shown in t_AF = 3 nm sample were explained by the random orientation of the easy axis of AF grains. The unidirectional anisotropy obtained from torque signal of t_AF= 10 nm sample was J_k = 0.63J_c. Thus, the unidirectional anisotropy can be enhanced up to J_k = J_c by aligning the AF easy axis.