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[국내논문] 산화물 전자재료의 분극 및 차폐 전하 영상화 원문보기

E<SUP>2</SUP>M : Electrical & Electronic materials = 전기 전자와 첨단 소재, v.31 no.2, 2018년, pp.8 - 15  

홍승범 (한국과학기술원 신소재공학과)

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문제 정의

  • 본 고에서는 우선 분극 산화물에서 볼 수 있는 분극의 종류를 논하고, 이런 분극을 차폐하는 메커니즘을 검토한 후에 분극 및 차폐 전하를 영상화할 수 있는 기법들에 대해서 소개하고자 한다. 마지막으로, 이런 영상화 노력들이 차세대 소자 개발에 도움을 줄 수 있는 구체적인 사례를 들면서 본 고를 마무리하고자 한다.
  • 본 고에서는 우선 분극 산화물에서 볼 수 있는 분극의 종류를 논하고, 이런 분극을 차폐하는 메커니즘을 검토한 후에 분극 및 차폐 전하를 영상화할 수 있는 기법들에 대해서 소개하고자 한다. 마지막으로, 이런 영상화 노력들이 차세대 소자 개발에 도움을 줄 수 있는 구체적인 사례를 들면서 본 고를 마무리하고자 한다.
  • 본 원고를 통해서 분극 산화물이 왜 중요하고, 분극 산화물에서 분극과 차폐 전하가 어떻게 상호작용하는지를 논하였다. 차폐 메커니즘은 크게 내부와 외부 차폐 전하의 유입으로 분극의 전기장을 약화시키거나 제거하는 방향으로 작용하고, 이를 잘 활용하면 차폐전하의 흐름을 영상화할 수 있고, 압전변위를 활용해서 분극을 영상화하는 기법과 병행해서 분극과 차폐 전하 간의 상호작용을 실시간으로 보고 이해할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산화물은 어떻게 생성되는가? 금속 혹은 반도체 원자와 산소가 이온 혹은 공유 결합을 하면서 격자를 형성하고, 이 격자들이 공간에 반복이 되면 산화물이 된다 [1]. 가장 흔히 알려진 산화물로는 철산화물, 알루미늄 산화물과 실리콘 산화물이 있다.
불안정한 분극을 안정시키는 방법은 무엇이 있는가? 이런 분극은 매우 큰 전기장을 내뿜으면서 재료의 자유 에너지를 크게 증가시키기 때문에 불안정한 경우가 많다. 이를 안정화시키기 위해서 차폐 현상이 일어나는데, 차폐 현상은 내부에서 일어나는 내부 차폐와 외부에서 차폐 전하가 공급되는 외부 차폐로 나눠서 생각할 수 있다 [6].
기초 물성의 영상화가 가능한 것들은 어떤 것이 있는가? 재료공학은 기본적으로 소재 합성, 물성 평가, 그리고 구조 분석으로 구성되고, 특히 구조 분석과 물성 평가를 동시에 수행할 수 있는 다중 스케일 구조 및 물성 영상화가 급부상 하고 있다 [7]. 원자간력 현미경(atomic force microscopy; AFM) [8]을 활용하면 원자단위, 나노스케일 및 마이크로 스케일 구조뿐만 아니라, 전하량 [9], 전도도 [10], 탄성계수 [11] 등 기초 물성의 영상화가 가능하다. 예를 들면, piezoresponse force microscopy (PFM) [12]은 압전계수의 영상화를 통해서 압전 도메인 뿐만아니라, 분극 도메인 영상화를 가능케 하며, Kelvin probe force microscopy (KPFM) [13]과 scanning resistive probe microscopy (SRPM)[14]은 표면전위를 측정함으로써 표면전위 혹은 표면 전하량 영사화를 가능케한다.
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