본 논문에서, 연구진은 강자성 NiFe과 중금속 W으로 이뤄진 이층 구조를 동일면 도파관(coplanar waveguide; CPW)을 이용한강자성 공명 측정 방법을 이용하여 분석하였다. 준비된 시료는 10 nm 두께의 퍼멀로이(Permalloy; NiFe) 위에 각각 4, 6, 8, 10 nm 두께의 텅스텐(Tungsten; W)을 증착한 이층 구조로서 각 시료의 자기 감쇠 계수 및 유효 자화 값을 비교하였으며, 4~300 K 구간에서 온도에 따른 강자성 공명 현상도 측정 및 분석하였다. 각 시료의 300 K과 10K에서의 측정 결과들을 보면, W 두께에 따라 자기 감쇠 계수와 유효 자화 값의 유의미한 변화는 볼 수 없었다. NiFe 10 nm/W 4 nm 시료에 대해, 자기 감쇠 계수와 유효 자화 값을 측정 온도에 따라서 비교한 결과, 유효 자화 값과 자기 감쇠 계수 모두 측정 온도가 낮아짐에 따라서 조금증가하는 것을 볼 수 있었다. 본 연구를 통해 자화 동역학 측정을 위한 강자성 공명 특성 장비를 구축하였으며, 이를 통해 시료의 유효 자화 값과 자기 감쇠 계수를 다양한 조건에서 체계적으로 연구할 수 있는 토대를 마련하였다.
We carried out the systematic study for bi-layer structures composed of ferromagnetic NiFe and heavy metal W by using a ferromagnetic resonance (FMR) measurement based on a coplanar waveguide (CPW). Different thick tungsten (W) layers (4, 6, 8, and 10 nm) were deposited on 10 nm thick permalloy (NiFe), respectively, and the magnetic damping and effective magnetization values of each sample were compared. In addition, the temperature-dependent ferromagnetic resonance measurement were also measured at the range of 4~300 K. FMR results of each sample at both 10 and 300 K don’t show significant variations in magnetic damping and effective magnetization values with respect to the thickness of the W layer. For the NiFe 10 nm/W 4 nm sample, we examined the magnetic damping and effective magnetization values as a function of temperature, revealing a slight increase in both values as the temperature decreased. In this study, the established FMR equipment for magnetization dynamics will bring the groundwork for systematic investigations about the effective magnetization and magnetic damping under various conditions.
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