일반기술

초고밀도 자기정보저장 재생헤드용 전반사형 스핀밸브(Spin Valve)

스핀트로닉 나노소자로서 관심이 집중되어온 스핀밸브는 거대자기저항(GMR)을 이용한 전체 두께가 30 nm정도인 11개 이상의 층으로 이루어진 다층박막 자기센서이다. 스핀밸브의 감도를 결정하는 가장 중요한 변수중의 하나는 센서의 output에 직접 영향을 주는 GMR비이다. 따라서 스핀밸브의 연구에 있어서 많은 연구자들이 이 GMR비를 높이는데 주력해왔다. 하지만 기존의 스핀밸브는 구성하는 금속층들, 특히 capping층과 Ru층의 계면에서 일어나는 확산 산란현상으로 말미암아 전도전자가 스핀정보를 잃어 버리거나 shunting됨으로써 실제로 얻어지는 GMR값이 8% 이내로 머무룰 수 밖에 없었다. 본 기술은 나노두께(0.6~3 nm)의 산화막(전반사층, specularly reflective layer)을 그러한 계면들에 증착시킴으로써 전도전자가 전반사를 일으켜 스핀정보가 보존되는 스핀의존산란을 강화시키는 기술이다. 이 기술을 이용한 결과 GMR비가 90%이상 (즉 GMR비 >15%) 되는 스핌밸브의 개발에 성공할 수 있었다.본 기술은 전반사층을 capping층과 synthetic antiferromanetic (SAF)층에 위치시키는 가장 이상적인 구조를 갖는 스핀밸브기술로써 이는 전도전자를 GMR효과가 일어나는 코어층에 국한시켜 스핀의존산란의 확률을 증가시킴으로써 높은 GMR값을 얻을 수 있었다. 또한 특이한 산화법을 이용하여 소자에서 요구되는 다른 전/자기적 성질들도 모두 만족되는 스핀밸브를 개발하였다