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[Co/Ni]-NiFe 교환스프링 자석의 자성 특성에 관한 연구

한국자기학회지, Volume 31, Number 1, 28 Feb 2021, Pages 34-38
정선재 * (한국교원대학교 물리교육과), Johan Åkerman (예테보리대학교 물리학과)
Abstract
본 연구에서는 [Co/Ni] 다층박막과 NiFe 자성 박막으로 이뤄진 [Co/Ni]-NiFe 교환스프링 자석의 자성 특성이 1) NiFe 자성 박막
의 두께에 따라서, 2) [Co/Ni] 다층박막과 NiFe 자성 박막의 증착 순서에 따라서, 3) [Co/Ni] 다층박막과 NiFe 자성 박막 사이의
Cu 층 두께에 따라서 어떻게 변화하는지 연구하였다. NiFe 자성 박막의 두께가 증가함에 따라서, [Co/Ni]-NiFe 교환스프링의 자화
방향이 시료 평면의 수직 방향에서부터 수평 방향으로 변하는 것을 보았으며, 만약 [Co/Ni] 다층박막보다 NiFe 자성 박막을 먼저
증착하였을 때는 이러한 현상이 더 얇은 NiFe 자성 박막에서부터 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 [Co/Ni] 다층박막과
NiFe 자성 박막 사이의 교환 상호 결합을 더 잘 이해하기 위해서, 두 박막 사이에 Cu 층을 삽입하였으며, 그 두께가 0.5~1.3 nm
정도라도 [Co/Ni] 다층박막과 NiFe 자성 박막이 사이의 교환 상호 결합의 세기를 감소시킬 수 있다는 것을 실험적으로 관찰하였다.

We investigate the magnetic proprieties of [Co/Ni]-NiFe exchange spring magnets having 1) different thick NiFe layers, 2) two
different stack sequences, and 3) different thick Cu spacer between [Co/Ni] multilayers and NiFe layer. We show that the
magnetization tilt angle can be tuned from out-of-plane (OOP) to in-plane (IP) by varying the NiFe thickness (tNiFe) larger than
tNiFe = 1.5 nm, while similar transition occurs from thinner tNiFe when NiFe layer was deposited earlier than [Co/Ni] multilayers.
Finally, we insert Cu spacer between [Co/Ni] multilayers and NiFe layer to figure out how strongly these are coupled. We find the
rapid decoupling behavior as a increase of Cu spacer thickness (tCu) between 0.5 and 1.3 nm.
Keywords: 교환 스프링 자석; 자성 다층박막; 수직자기 이방성; 수평자기 이방성; exchange spring magnet; magnetic multilayers; perpendicular magnetic anisotropy; in-plane magnetic anisotropy
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2021.31.1.034