[논문]제일원리 계산을 이용한 스트론튬 페라이트의 자기적 특성 전산모사

육영진; 정용재; 이영진; 임종인

[국내논문] 제일원리 계산을 이용한 스트론튬 페라이트의 자기적 특성 전산모사
First-principles study of the magnetic properties of the strontium hexaferrite $SrFe_{12}O_{19}$ 원문보기

육영진 (요업(세라믹)기술원) , 정용재 (한양대학교) , 이영진 (요업(세라믹)기술원) , 임종인 (요업(세라믹)기술원)

영구자석은 크게 Hard ferrite와 희토류계 자석, 그리고 Alnico 주조자석으로 구별되어진다. 그동안 Hard ferrite는 산업적으로 전자기 응용제품 또는 각종 구동 모터에 응용되어 왔지만, 최근 Nd계 희토류 자것이 고성능 모터의 소재로 급격히 대체되고 있다. 하지만, 희토류계 원료에 비해 동일 중량 대비 40~60배 가량 저렴한 Hard ferrite의 사용은 현재까지도 꾸준히 유지되고 있으며, 최근 자동차 고성능 모터용 Sr ferrite의 개발이 연구 중이다.[2] 본 연구에서는 제일원리 전산모사를 통하여 HCP 구조의 기본 Unit Cell 64개 원자를 가진 Sr-ferrite의 격자상수를 계산하여 기존 연구결과와 비교하였으며, 자화에너지와 자기모멘트를 계산하였다. 또한 향후 각종 첨가물의 영향에 대한 연구를 위해 기본 구조 및 치환 구조에 대해 고찰하였다. 그 결과 가장 안정한 에너지를 갖는 격자상수는 a=5.88, b=23.03으로 계산되어 Kimura et al의 측정 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, $E_F$가 3.9171, $M_B$는 46.6481로 계산되었다. 항후 Sr-ferrite의 구조에서 Fe atom의 일부를 동일주기 원소인 Cr, Mn, Co, Ni, Cu로 치환하여 자기적 특성을 계산하여 본 연구결과와 비교하고자 한다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

1964년 Hohenberg와 Kohn이 다체 전자계의 기본 물리량을 공간의 함수로 주어지는 전자밀도로 보는 DFT 이론을 제안하였고, 이후 1965년 Kohn고f ShamO! DFT 이론을 발전시켜 상호작용을 하는 전자계의 에너지 범항수를 가상의 자유전자의 밀도로 표현할 수 있음을 보임으로 양자역학적 슈뢰딩거 방정식의 계산을 갸능하게 하였다」기 이를 통해 자성 현상에 대한 양자역학적인 접근이 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구는 산업적으로 많은 분야에서 응용되어지고 있는 Sr ferrite의 성능개선을 위해 시도되었다. 영구자석의 자성특성믄 3d 전자껍질의 스핀 자기모멘트에 의해 나타내어져 희토류계의 4f 껍질의 스핀 및 궤도 자기모멘트에 의한 영향 보다는 낮다는 것이 당연한 결과이지만、 동일 중량 대비 40-60UH 가량 저렴한 원료를 바탕으로 현재까지도 산업적으로 많이 응용되고 있으며, 최근 자동차 모터용 고성능 Sr ferrite의 개발이 진행되고 있다.

제안 방법

SrF&Oe의 제일뭔리 계산을 VASP code와 병렬 클러스터로 수행하였다. VASP code는 오스트리아 Wien 대학에서 개발된 코드로 신소재 개발 등 양자역학 계산에 많이 활용되고 있다。해석조건으로 스핀 분극이 고려된 GGA Potential을 사용하였으며, Hexagonal 구조 계산에 비교적 잘 맞는다고 알려진 Gamma 4x4x2 자동 mesh를 사용하였다.
나타내어질 수 있는 결과는 ① Ground state properties, ② Equilibrium lattice constants, ③ Bulk mod니us, ④ Charge density, ⑤ Band structure, ⑥ Density of state 등을 알 수 있다. 본 연구에서는 먼저 격자 상수 변화에 따른 포텐셜 에너지들을 계산하여 에너지 곡선을 얻었으며, 그로부터 안정화 격자상수와 Bulk modulus를 계산하였다. 마지막으로 안정구조에서의 페르미에너지, 자화모멘트, DOS, 그리고 Band structure를 계산하였다.
본 연구에서는 먼저 격자 상수 변화에 따른 포텐셜 에너지들을 계산하여 에너지 곡선을 얻었으며, 그로부터 안정화 격자상수와 Bulk modulus를 계산하였다. 마지막으로 안정구조에서의 페르미에너지, 자화모멘트, DOS, 그리고 Band structure를 계산하였다.

대상 데이터

활용되고 있다。해석조건으로 스핀 분극이 고려된 GGA Potential을 사용하였으며, Hexagonal 구조 계산에 비교적 잘 맞는다고 알려진 Gamma 4x4x2 자동 mesh를 사용하였다.

성능/효과

제일 원리 계산방법으로. 나타내어질 수 있는 결과는 ① Ground state properties, ② Equilibrium lattice constants, ③ Bulk mod니us, ④ Charge density, ⑤ Band structure, ⑥ Density of state 등을 알 수 있다. 본 연구에서는 먼저 격자 상수 변화에 따른 포텐셜 에너지들을 계산하여 에너지 곡선을 얻었으며, 그로부터 안정화 격자상수와 Bulk modulus를 계산하였다.

후속연구

이로 인해 결정자기 이방 성상 수 값이 커지게 되고, 경자성재료로 활용되어진 다. 따라서 스트론튬 페라이트에서 성능향상이 예상되는 철 원자의 치환 점은 스트론튬 원자 측면의 Fe site로 향후 철의 동일 주기 원소인 Cr, Mn, Cos Ni, Cu 등을 치환하여 해석하고 자기적 성능 향상 결과를 볼 수 있을 것으로 기대된다.
이와 같은 결과를 실험적 결과와 비교할 때 각각의 값이 비교적 정확함을 알 수 있으며, 동일한 방법으로 Fe3+ ion을 동일 주기 원소인 Cr, Mn, Co; Ni? Cu 등으로 치환하여 계산함으로써 치환되.기 쉬운 사이트를 제시하고, 치환된 이후의 자기적 및 전기적인 특성을 예측할 수 있을 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 제일원리 계산을 이용한 스트론튬 페라이트의 자기적 특성 전산모사
First-principles study of the magnetic properties of the strontium hexaferrite $SrFe_{12}O_{19}$ 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 제일원리 계산을 이용한 스트론튬 페라이트의 자기적 특성 전산모사 First-principles study of the magnetic properties of the strontium hexaferrite $SrFe_{12}O_{19}$ 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 제일원리 계산을 이용한 스트론튬 페라이트의 자기적 특성 전산모사
First-principles study of the magnetic properties of the strontium hexaferrite $SrFe_{12}O_{19}$ 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper