Ferromagnetic rings with elliptical shape which have a different length between major and minor axis of ellipse have received much attention recently because of their stable magnetization reversal process in data storage. For magnetic patterns, Ni/Fe Permalloy ring arrays with non-uniform width were successfully fabricated by capillary force lithography and following etching process. The ring width of them and the ratio of length in each axis of ellipse could be precisely controlled by mold type, RIE time performed to polymer templates, molecular weight of polymer, and concentration of polymer solution. In addition, the ratio of length in each axis of ellipse affected the magnetization reversal process. Magnetic property of patterns was characterized by a magneto-optical Kerr effect (MOKE). Consequently, a ferromagnetic ring with non-uniform width which can not only induce a stable magnetization reversal process, but also possess a narrower switching field distribution was satisfactorily generated in this study.
본 논문에서는 초고밀도 정보저장 소자에 응용이 가능한 비균일 너비를 가진 타원형 링의 제조와 그것의 강자성 거동을 연구하였다. 비균일 너비를 가진 타원형 NiFe 링은 타원의 각 축에서 다른 너비를 가지는 링으로써 안정한 자화역전현상 뿐만 아니라 좁은 switching field 분포를 갖는다. 이런 비균일 너비를 가진 NiFe 링으로 구성된 패턴은 capillary force lithography와 식각공정을 통해 만들었다. CFL 과정에서 몇 가지 실험조건이 각 축의 링 폭과 링 폭의 비율에 영향을 미쳤다. 예를 들면 사용된 PDMS mold의 형태 (구멍 또는 원기둥), 고분자의 분자량, 고분자 용액의 농도에 따라 링의 폭과 링 폭의 비율이 변하였다. 첫번째로 REM에 의해 만든 다른 PDMS mold 형태를 이용하여 고분자를 패터닝 한 후 고분자의 RIE 식각공정을 통해 두 가지 종류의 비대칭 링 구조를 만들었다. 왜냐하면 장축과 단축에서 PDMS 벽 면을 따라 올라가는 고분자의 높이가 다르기 때문이다. 그리고 사용된 고분자의 분자량이 작은 경우 RIE 식각이 보다 빨리 일어나기 때문에 다른 분자량을 갖는 고분자를 이용하고 다른 실험조건은 동일하게 하여 다른 링 폭을 갖는 NiFe 패턴을 만들었다. 마지막으로 고분자용액의 농도를 변화시켜 장축과 단축의 링 폭의 비율을 조절하였다. 보다 고농도의 고분자 용액을 사용하였을 때 장축과 단축에서 PDMS 벽면을 따라 올라가는 높이의 차이가 크기 때문에 고분자 구조의 식각공정 후 장축과 단축의 링 폭에 대하여 큰 차이를 가지는 강자성 링을 만들었다. 이렇게 제조된 NiFe 링 패턴의 반전과정을 측정하기 위하여 자기광 현미경(MOKEM)을 이용하였다. 관찰결과 작은 링 폭에서 domain wall이 고정되는 pinning이 일어나 비균일 너비를 가지는 타원형 링은 보다 안정한 상태가 될 수 있었고 높은 coercivity를 가지게 됨을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 제안하는 방법으로 만든 비균일 너비를 가지는 타원형 링의 패턴은 저장저장소자에 유용할 것이다.
