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문제 정의
- 현재 가장 널리 이용되고 있는 제일원리 전자구조 계산 프로그램은 Hohenberg, Kohn, Sham에 의해서 제안된 범밀도함수 이론에 기반을 두고 있다. 본 고에서는 Vienna 대학의 연구 진에 의해 개발된 pseudo potential code인 VASP을 이용한 계산 결과를 정리하였다. Pseudopotential code는 full potential code에 비해 정확도는 떨어 지는 것으로 알려져 있지만, 계산속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
- 본 보고에서는 전산모사 기술을 통한 나노재료 연구의 구체적인 예들을 살펴봄으로써, 전산모사 연구 에 대한 이해의 증진을 목적으로 씌여졌다. 제 2 절 에서는 제일원리 계산을 통한 자성반도체의 전자구 조 계산 예를 통해 새로운 물질의 탐색 예를 제시한다.
- 본 연구에서는 QSiC에 천이금속이 고농도로 doping된 8원자 p-SiC 단위셀을 사용하여 그 전자 구조 및 자성특성을 조사함으로써, 자성 반도체로서 의 응용가능성을 조사하고자 하였다. 6-SiC는 wide band gap semiconductor로서 고온 고전압에서의 우수한 성질로 인해 차세대 반도체 소재의 하나로 커 다란 주목을 받고 있다.
- 본 절에서는 magnetic random access memory (MRAM) 소자를 대상으로 구현된 분자동역학 연구를 소개하고자 한다. MRAM 소자는 강자성체/절연 체/강자성체의 3층막으로 구성된 나노 소자로써 강자 성체로는 주로 Co 또는 CoFe 합금을 사용하며, 절연체의 경우 알미늄을 증착시킨 후 산화시켜 제조한 비정질 알미늄 산화물을 주로 사용한다.
- 한편, 나노과학 또는 나노기술은 나노 규모의 계를 기술하는 것만을 목적으로 하는 것이 아니라, 나노 규모의 계를 설계하고 합성하여 거시적인 세계와의 상호작용을 통해 대규모 생산이 이루어지도록 하는 것을 목표로 한다. 특히 산업에 있어 제조되는 재료 가 이해되지 않거나 잘 정의된 tolerance limit내에서 제어되지 않는다면 생산물의 대량생산은 이루어질 수 없으므로, 나노 규모에서의 물리 화학적 현상의 이해 와 제어는 나노기술의 성공을 위해 필수적인 선행 과 제라고 할 수 있다.
가설 설정
- 둘째로는 kinetics 나 mechanics등 continuum media를 가정한 기존의 이론으로는 나노 스케일에서 일어나는 확산이나 탄성 특성을 예측하거나 그 상호관계를 기술하는 것이 불가능하다. Continuum media를 바탕으로 한 이론들(확산론이나 탄성론 등)은 기술하고자 하는 현상의 스케일이 원자간 거리에 비해 무척 크기 때문에 연속체의 특성으로 이들 현상을 기술할 수 있다고 가정하고 있다. 그러나, 수십 개 혹은 수백 개의 원자거리에 불과한 나노 시스템에서 일어나는 현상을 continuum media를 가정하여 기술하는 것은 불가능하다.
- 1 eV로 하여 낮은 에너지를 가지며 증착되도록 설정하였다. 원자의 입사각은 표면에 수직인 방향으로 입사된다고 가정하였다. 증착된 원자의 위치는 임의적으로 선택되도록 설정하였다.
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