[논문]강자성 초전도체의 연구동향과 전망

한상욱

doi:10.4283/jkms.2012.22.2.066

강자성 초전도체의 연구동향과 전망
Research Trend and Prospect in Ferromagnetic Superconductor 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.22 no.2, 2012년, pp.66 - 72

초록
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강자성 초전도체의 발견은 상극으로 알려진 강자성과 초전도성이 어떻게 상호작용하여 조화롭게 공존하는지에 대한 학문적인 연구뿐만 아니라 새로운 기술적인 응용을 위한 광범위한 탐구를 이끌고 있다. 본 해설논문에서는 강자성 초전도체에 대한 이해를 돕기 위하여, 먼저 초전도체의 쿠퍼쌍을 깨뜨리는 강한 자기장의 궤도 효과와 상자성 효과에 대하여 설명한다. 자기장의 이러한 효과 이외에도 초전도체/강자성체 복합 구조의 계면에서 발생하는 근접 효과에 의해 단일상 쿠퍼쌍은 강자성체를 지나가는 동안 불안정하여 아주 짧은 침투깊이를 가진다. 그러나 쿠퍼쌍이 홀-진동수 삼중상인 경우 안정되고 긴 유효길이를 가지게 되는데, 새로운 스핀 전자소자로서의 개발을 위해 그 연구의 중요성이 높아지고 있다. 마지막으로 다양한 강자성 초전도체와 양자구속효과에 의해 두 성질이 공존하는 저차원의 물질들을 소개한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The findings of ferromagnetic superconductor have attracted much attention not only for fundamental research to investigate how the antagonistic properties of ferromagnetism and superconductivity coexist peacefully but also for potential technological applications. Firstly, in order to help for understanding the ferromagnetic superconductor, I have explained the orbital and paramagnetic pair-breaking effects of magnetic field, which breaks the superconducting Cooper pairs. In addition to such effects of magnetic field, the singlet Cooper pairs become unstable upon going through the ferromagnetic materials by the proximity effect. The proximity effect occurs at the interface of thin films composing of superconductor and ferromagnet and leads to have very short penetration depth of Cooper pairs. However, a type of odd-frequency triplet in comparison with the singlet could be very stable and has a longer effective depth. It needs to be explored for the innovative spintronic devices. Finally, various ferromagnetic superconductors coexist and the lower-dimensional materials under the Quantum confinement effect have been introduced.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 상반되는 두 특성이 한 물질 내에 공존하여 나타나는 초전도와 강자성의 상호작용에 대한 새로운 이해가 필요하다. 강자성 초전도체에 대한 이해를 돕기 위해, 본 논문에서는 (II) 초전도와 자기장의 상호작용과(III) 초전도체(S)/강자성체(F) 다층박막구조의 근접효과(Proximity effect)를 설명하고 (IV) 한 물질 내에서 초전도와 강자성이 공존하는 강자성 초전도체(Ferromagnetic superconductor)에 대한 연구 동향을 정리하였다. 마지막으로 (V)크기(size) 감소에 따른 현상, 즉 양자구속효과(Quantum confinement effect)에 의한 사례들을 소개하고 마무리하였다.

제안 방법

강자성 초전도체에 대한 이해를 돕기 위해, 본 논문에서는 (II) 초전도와 자기장의 상호작용과(III) 초전도체(S)/강자성체(F) 다층박막구조의 근접효과(Proximity effect)를 설명하고 (IV) 한 물질 내에서 초전도와 강자성이 공존하는 강자성 초전도체(Ferromagnetic superconductor)에 대한 연구 동향을 정리하였다. 마지막으로 (V)크기(size) 감소에 따른 현상, 즉 양자구속효과(Quantum confinement effect)에 의한 사례들을 소개하고 마무리하였다.
이와 달리 초전도체 나노선이 연결된 S/S/S 구조에서는 근접효과와 반대되는 현상이 나타난다[28]. 직경 40 nm의 초전도체 아연(Zn) 나노선을 임계온도이상의 정상상태, 즉 금속성질을 갖게 한 다음 나노선이 연결된 초전도 전극에 낮은 자기장을 가하여 초전도를 잃은 정상 상태로 만들었을 때 금속 성질의 아연 나노선이 초전도성을 가지는 현상을 발견하였다. 즉 N/S/N 구조가 되어 이를 역근접효과라고 한다.

후속연구

강자성 초전도체의 발견은 응집 물질 연구의 다양한 분야에 있어서 상당한 활동들을 유도했고, 상극으로 알려진 강자성과 초전도성이 어떻게 상호작용하여 조화롭게 공존하는지에 대한 학문적인 연구뿐만 아니라 새로운 기술적인 응용을 위한 광범위한 탐구를 이끌고 있다. 강자성 초전도체에 대한 연구는 아직까지 풀리지 않은 고온 초전도체의 메커니즘 규명에 실마리를 제공해줄 것이며 새로운 응용 소자의 개발을 위한 연구의 중요성이 높아질 것으로 기대 된다.
즉 N/S/N 구조가 되어 이를 역근접효과라고 한다. 보다 향상된 시료의 실험에서도 자기장에 의해 초전도 상태로 재진입 되는 것이 관측되었으나 좀 더 복잡한 결과를 보여 이해 대한 체계적인 연구가 요구되고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초전도 물질이 가지고 있는 성질은 무엇인가?	초전도 물질은 임계온도(Tc)보다 낮은 상태에서는 전기 저항이 0이며, 외부 자기장을 차폐하거나 밀어내는 완전 반자성 성질을 가지고 있다. 하지만 임계자기장(Hc)을 넘어서면 초전도 성질을 완전히 잃고 정상상태가 된다.
	LaFeAsO의 초전도현상이 발생하는 방식은?	Hosono 교수 연구 그룹에서는 임계온도(Tc)가 26 K인 새로운 철(Fe) 기반 초전도 물질 LaFeAsO : F를 보고하였다[1]. LaFeAsO는 반강자성-금속 성질을 가지고 있는 반면, LaO 층에서 산소(O) 자리를 불소(F)로 치환하면 반강자성은 점차 감소하고 전자는 증가하여 FeAs 층에 공급되어 초전도 현상이 나타나는 것으로 알려져 있다. 이후, 다양한 구조의 유사 화합물인 SrFe2As2, LiFeAs, Fe(Se,Te) 등에서 새로운 초전도 현상이 발견되어 철 기반의 초전도 연구가 활발해졌다[2].
	고온 초전도체 YBCO를 고온 열처리 하여 생성된 입자가 초전도성을 가지게 된 이유는?	고온 초전도체 YBCO를 고온 열처리 하여 생성된 나노입자들(100~200 nm)의 경우 덩어리의 초전도성을(Tc= 91 K) 유지하며 상온에서 강자성이 보고되었다. 표면의 산소 결함에 의한 것으로 고려되어지며, 초전도와 강자성이 공존하는지에 대해서는 불투명하다[31].

참고문헌 (47)

Y. Kamihar, T. Watanabe, M. Hirano, and H. Hosono, J. Am. Chem. Soc. 130, 3296 (2008).

상세보기
G. R. Stewart, Rev. Mod. Phys. 83, 1589 (2011).

상세보기
M. Tinkham, Introduction to Superconductivity, 2nd Ed., McGraw-Hill, New York (1996).
A. M. Clogston, Phys. Rev. Lett. 9, 266 (1962).

상세보기
B. S. Chandrasekhar, Appl. Phys. Lett. 1, 7 (1962).
K. Maki, Physics, Long Island City, New York, 1, 127 (1964).
P. Fulde and R. A. Ferrell, Phys. Rev. 135 A550 (1964); A. I. Larkin and Y. N. Ovchinnikov, Sov. Phys. JETP 20, 762 (1965).
H. A. Radovan, N. A. Fortune, T. P. Murphy, S. T. Hannahs, E. C. Palm, S. W. Tozer, and D. Hall, Nature 425, 51 (2003)

상세보기
R. Lortz, Y. Wang, A. Demuer, P. H. M. Bottger, B. Bergk, G. Zwicknagl, Y. Nakazawa, and J. Wosnitza, Phys. Rev. Lett. 99, 187002 (2007).

상세보기
A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005).

상세보기
H. W. Meul, C. Rossel, M. Decroux, O Fischer, G. Remenyi, and A. Briggs, Phys. Rev. Lett. 53, 497 (1984)

상세보기
S. Uji, H. Shinagawa, T. Terashima, T. Yakabe, Y. Terai, M. Tokumoto, A. Kobayashi, H. Tanaka, and H. Kobayashi, Nature 410, 908 (2001)

상세보기
L. Balicas, J. S. Brooks, K. Storr, S. Uji, M. Tokumoto, H. Tanaka, H. Kobayashi, A. Kobayashi, V. Barzykin, and L. P. Gor'kov, Phys. Rev. Lett. 87, 067002 (2001).

상세보기
V. Jaccarino and M. Peter, Phys. Rev. Lett. 9, 290 (1962).

상세보기
이후종, 물리학과첨단기술 9, 7/8호 (2000).
N. R. Werthamer, Phys. Rev. 132, 2440 (1963)

상세보기
P. G. de Gennes, Rev. Mod. Phys. 36, 225 (1964)

상세보기
K. D. Usadel, Phys. Rev. Lett. 25, 507 (1970).

상세보기
R. S. Keizer, S. T. B. Goennenwein, T. M. Klapwijk, G. Miao, G. Xiao, and A. Gupta, Nature 439, 825 (2006).

상세보기
M. Eschrig, Phys. Today 64, 43 (2011).

상세보기
V. L. Berezinskii, JETP Lett. 20, 287 (1974)
F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, Rev. Mod. Phys. 77, 1321 (2005).

상세보기
M. Eschrig and T. Lofwander, Natue Phys. 4, 138 (2008).

상세보기
B. T. Matthias, H. Suhl, and E. Corenzwit, Phys. Rev. Lett. 1, 92 (1958).

상세보기
K. Machida, Appl. Phys. A 35, 193 (1984).

상세보기
I. Felner, U. Asaf, Y. Levi, and O. Millo, Phys. Rev. B 55, R3374 (1997)

상세보기
J. L. Tallon, C. Bernhard, M. E. Bowden, P. W. Gilberd, T. M. Stoto, and D. J. Pringle, IEEE Trans. Appl. Supercond. 9, 1696 (1999)

상세보기
C. Bernhard, J. L. Tallon, Ch. Niedermayer, Th. Blasius, A. Golnik, E. Brucher, R. K. Kremer, D. R. Noakes, C. E. Stronach, and E. J. Ansaldo, Phys. Rev. B 59, 14099 (1999).

상세보기
S. S. Saxena, P. Agarwal, K. Ahilan, F. M. Grosche, R. K. W. Haselwimmer, M. J. Steiner, E. Pugh, I. R. Walker, S. R. Julian, P. Monthoux, G. G. Lonzarich, A. Huxley, I. Sheikin, D. Braithwaite, and J. Flouquet, Nature 406, 587 (2000)

상세보기
D. Aoki, A. Huxley, E. Ressouche, D. Braithwaite, J. Flouquet, J.-P. Brison, E. Lhotel, and C. Paulsen, Nature 413, 613 (2001)

상세보기
N. T. Huy, A. Gasparini, D. E. de Nijs, Y. Huang, J. C. P. Klaasse, T. Gortenmulder, A. de Visser, A. Hamann, T. Gorlach, and H. v. Lohneysen, Phys. Rev. Lett. 99, 067006 (2007)

상세보기
T. Akazawa, H. Hidaka, T. Fujiwara, T. C. Kobayashi, E. Yamamoto, Y. Haga, R. Settai, and Y. Onuki, J. Phys.: Condens. Matter 16, L29 (2004).

상세보기
D. Fay and J. Appel, Phys. Rev. B 22, 3173 (1980)

상세보기
T. R. Kirkpatrick, D. Belitz, Thomas Vojta, and R. Narayanan, Phys. Rev. Lett. 87, 127003 (2001).

상세보기
F. Levy, I. Sheikin, B. Grenier, and A. D. Huxley, Science 309, 1343 (2005).

상세보기
S. Maekawa and M. Tachiki, Phys. Rev. B 18, 4688 (1978).

상세보기
T. Hattori, Y. Ihara, Y. Nakai, K. Ishida, Y. Tada, S. Fujimoto, N. Kawakami, E. Osaki, K. Deguchi, N. K. Sato, and I. Satoh, Phys. Rev. Lett. 108, 066403 (2012).

상세보기
D. A. Dikin, M. Mehta, C. W. Bark, C. M. Folkman, C. B. Eom, and V. Chandrasekhar, Phys. Rev. Lett. 107, 056802 (2011)

상세보기
L. Li, C. Richter, J. Mannhart, and R. C. Ashoori, Nature Phys. 7, 762 (2011)

상세보기
K. Michaeli, A. C. Potter, and P. A. Lee, Phys. Rev. Lett. 108, 117003 (2012).

상세보기
J. Wang, M. Singh, M. Tian, N. Kumar, B. Liu, C. Shi, J. K. Jain, N. Samarth, T. E. Mallouk, and M. H. W. Chan, Nature Phys. 6, 389 (2010).

상세보기
M. Tian, N. Kumar, S. Xu, J. Wang, J. S. Kurtz, and M. H. W. Chan, Phys. Rev. Lett. 95, 076802 (2005)

상세보기
Y. Chen, S. D. Snyder, and A. M. Goldman, Phys. Rev. Lett. 103, 127002 (2009).

상세보기
T. Herrmannsdorfer, R. Skrotzki, J. Wosnitza, D. Kohler, R. Boldt, and M. Ruck, Phys. Rev. B 83, 140501(R) (2011).

상세보기
S. Bose, A. M. Garcia-Garcia, M. M. Ugeda, J. D. Urbina, C. H. Michaelis, I. Brihuega, and K. Kern, Nature Mater. 9, 550 (2010)

상세보기
W.-H. Li, C.-W. Wang, C.-Y. Li, C. K. Hsu, C. C. Yang, and C.-M. Wu, Phys. Rev. B 77, 094508 (2008).

상세보기
S. A. Gomathi, A. Sundaresan, and C. N. R. Rao, Solid State Commun. 142, 685 (2007).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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