Structural and magnetic changes in MgO-based magnetic tunneling junctions during the early stages of annealing
Structural and magnetic changes in MgO-based magnetic tunneling junctions during the early stages of annealing
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退火早期阶段 MgO 基磁隧道结的结构和磁性变化
DOI：
10.1016/j.jmmm.2009.10.056
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发表时间：
2010
影响因子：
2.7
通讯作者：
Anderson G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Anderson G
我们研究了初始阶段的退火对MgO势垒和CoFeB电极的磁性隧道结的影响。我们报告的电阻-电压特性和隧穿磁阻图案化的传输结的变化，并与这些观察到的变化的结构和磁性界面形态确定的软X射线共振磁散射从片膜从同一个晶片。我们的实验的一个重要特点是，所有的测量都是在软X射线衍射仪内进行的，对来自同一晶片的样品进行同时退火循环，因此我们的磁输运和散射数据是直接可比的。该结的隧穿磁电阻率为5.5%，势垒电阻率为85.6kΩμm2。200 ℃退火1小时导致势垒电阻和磁阻的小幅上升，并伴随着磁界面的平滑，这与势垒缺陷的愈合和隧穿热点的去除一致。随后在300 ℃下再退火一小时，导致进一步平滑，磁阻比上升到72%，平行态电阻对电压偏置的依赖性弱得多，表明电极中出现了（001）晶体织构。退火至325 ° C使磁界面宽度（粗糙度和混合长度尺度的正交和）进一步减小。在整个实验中，在更高的温度比Fe的Co物种的界面宽度的减少发生。
We have studied the effects of the initial stages of the annealing on magnetic tunnel junctions with MgO barriers and CoFeB electrodes. We report changes in the resistance–voltage characteristics and tunneling magnetoresistance for patterned transport junctions, and correlate these with the observed changes in the structural and magnetic interface morphologies determined by soft X-ray resonant magnetic scattering from sheet films from the same wafer. An important feature of our experiment was that all measurements were carried out within the soft X-ray diffractometer on samples from the same wafer subjected to simultaneous annealing cycles, so that our magnetotransport and scattering data are directly comparable. The as-grown junction showed a tunneling magnetoresistance ratio of 5.5%, and a specific barrier resistance of 85.6kΩμm2. A 200∘C anneal for 1h resulted in a small rise in barrier resistance and magnetoresistance coupled with a smoothing of the magnetic interfaces, consistent with the healing of barrier defects and removal of tunneling hot-spots. A subsequent 300∘C anneal for a further hour resulted in further smoothing, and a rise in the magnetoresistance ratio to 72%, and a much weaker dependence of the parallel state resistance upon voltage bias, indicating the development of (001) crystallographic texture in the electrodes. Annealing to 325∘C yielded a further decrease in magnetic interface width (the quadrature sum of roughness and intermixing length scales). The reduction in interface width for Co species occurred at higher temperatures than for Fe throughout the experiments.
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