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초전도체 YBCO/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn 다층박막에서의 스핀밸브 효과에 의한 반전된 자기저항비 특성 연구

한국자기학회지, Volume 28, Number 1, 28 Feb 2018, Pages 32-38
양우일 (상지대학교 응용물리전자학과), 최종구 (상지대학교 한방의료공학과), 이상석 * (상지대학교 한방의료공학과)
Abstract
반강자성체 IrMn 기반 GMR-SV(giant magnetoresistance-spin valve) 다층박막을 이온빔 증착 시스템과 dc 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용하여 고온초전도체 YBCO 박막 위에 제작하였다. 전형적인 GMR-SV 박막과 초전도체 특성을 갖는 YBCO 박막이 하이브리드 형태 다층구조로 형성된 박막시료에 대해 상온에서와 임계온도 이하인 액체질소 온도 77 K에서 측정된 자기저항곡선들을 서로 비교하였다. 77 K에서 측정된 GMR-SV 다층박막의 교환결합세기와 보자력, 자기저항비는 상온 보다 각각 80 Oe, 43 Oe, 6.6 % 만큼씩 각각 향상되었다. YBCO/GMR-SV 다층박막의 경우, 교환결합세기와 보자력이 77 K에서 각각 410 Oe와 240 Oe로 향상되어 나타났으며, 자기저항비는 음(−)의 값인 −4.6 %을 보였다. 임계온도 이하에서 MR(%) 이 음(−)이 되는 현상을 고온초전도체 YBCO와 자성체 GMR-SV 사이 중간 G 층의 터널저항과 위 금속층의 면저항이 서로 비교할 정도에 이르렀을 때 나타나는 면상 터널링 전류 효과로 설명하였다.

The antiferromagnetic IrMn based GMR-SV (giant magnetoresistance-spin valve) multilayer on the high-Tc superconductor YBCO film fabricated by using ion beam deposition and dc magnetron sputtering systems. The hybrid multilayer structure performed with the typical GMR-SV film and the superconducting YBCO film was compared two different magnetoresistance curves, which are measured at a room and a liquid nitrogen temperatures below the critical temperature. The exchange biased coupling field (Hex), coercivity (Hc), magnetoresistance ratio (MR (%)) for the pure GMR-SV multilayer measured at 77 K are enhanced to the increment values of 80 Oe, 43 Oe, and 6.6% more than those measured at room temperature, respectively. In case of YBCO/GMR-SV mulitlayer, the Hex, Hc, and MR (%) are 410 Oe, 240 Oe, −4.6% more than those measured at 77 K, respectively. The phenomenon having a negative MR (%) below the critical temperature is explained the current in plane tunneling (CIPT) effect when the resistance of the middle G layer between the high-temperature superconductor YBCO and the GMR-SV multilayer reaches a level comparable to the plane resistance of the upper metal layer.
 
Keywords: 고온초전도체; 하이브리드 다층구조; 액체질소 온도; 자기저항비; 면상 터널링 전류; high-Tc superconductor; hybrid multilayer structure; liquid nitrogen temperature; magnetoresistance ratio (MR); current in plane tunneling (CIPT)
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2018.28.1.032