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거대자기저항-스핀밸브와 고온초전도체 사이에 있는 틈 층에 의한 전류전달효과 특성연구

한국자기학회지, Volume 28, Number 5, 31 Oct 2018, Pages 180-187
양우일 (상지대학교 응용물리전자학과), 강병욱 (상지대학교 한방의료공학과), 최종구 (상지대학교 한방의료공학과), 카지드마 (상지대학교 한방의료공학과), 이상석 * (상지대학교 한방의료공학과)
Abstract
상용화된 고온초전도체 Y1Ba2Cu3O7 − x(YBCO) 박막 위에 거대자기저항-스핀밸브(giant magnetoresistance-spin valve, GMR-SV) NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta 다층박막을 이온빔 증착법으로 제작하였다. 하이브리드 YBCO 박막의 두께는 300 nm이고 반강자성체 IrMn 기반 GMR-SV 박막의 두께는 55 nm이었다. YBCO 박막의 초전도체 특성을 임계온도와 임계전류밀도는 4-단자로 측정한 R-T 곡선, 마이크로파 공진기로 측정한 Q-T 곡선과 I-V 곡선으로 확인하였다. 특히 반전된 MR 곡선에서 나타난 음의 자기저항비가 −7.4 %가 되는 현상을 임계온도 이하인 액체질소 온도에서 2-단자, 3-단자, 4-단자 방법으로 측정한 자기저항 곡선과 I-V 곡선으로부터 전류전달효과로 설명하였다. 또한 YBCO 박막과 GMR-SV 박막 사이에 9.3 nm의 두께의 틈 층(gap layer, G layer)이 존재함을 SEM 영상으로 확인하였다. G 층의 존재로 인해 내부 0.456 Ω 크기의 잔류저항이 측정되었으며, GMR-SV의 스핀자화 배열의 변화에 의존하는 초전도체로 전류전달의 차이를 발생시켰다.

A giant magnetoresistive - spin valve (GMR-SV) NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta multilayer film was fabricated by ion beam deposition on a commercial high - temperature superconductor Y1Ba2Cu3O7 − x(YBCO) film. The thickness of the hybrid YBCO thin film was 300 nm and one of the antiferromagnetic IrMn-based GMR-SV thin film was 55 nm. The superconductor characteristics of the YBCO thin films were confirmed by the R-T curve measured with 4-terminal and the Q-T and I-V curves measured with a microwave cavity resonator. In particular, the phenomenon of negative magnetoresistance (MR) ratio in the reversed MR curve of −7.4% is explained by the current transfer effect from the MR and the I-V curves measured by the 2-, 3-, and 4-probe methods at 77 K below the critical temperature. It was also confirmed by SEM image that a gap layer of 9.3 nm was present between the YBCO film and the GMR-SV multilayer. The residual resistance of 0.456 Ω was measured due to the presence of the gap layer and the difference in current transfer was caused by the superconductor depending on the change of the spin magnetization array configuration of GMR-SV.
 
Keywords: 하이브리드; 임계온도; 잔류저항; 틈 층; 전류전달효과; hybrid; critical temperature; residual resistance; gap layer; current transfer effect
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2018.28.5.180