초록 ▼

스핀-궤도 결합이 자성체 금속의 홀효과의 주원인인가를 실험적으로 규명하는 작업이 본 연구의 주 목적이며, 그 방법으로 전자스핀공명 조건을 인위적으로 설정하여 홀효과의 변화를 관측하는 것이었다. 즉 마이크로파의 자기장을 이용하여 자화의 평균방향을 인위적으로 바꾸어줌으로서 전자스핀의 평균치의 변화량만큼 홀효과의 변화가 일어나게 되며 그 변화를 홀 효과로 측정 할 수 있다면 스핀-궤도 결합이 홀 효과의 원인이라 증명하는 것이다. 자기장을 면 방향으로, 그리고 수직으로 인가하여 면방향 홀효과, 수직홀 효과를 전자스핀공명 조건에서 관측한 결

스핀-궤도 결합이 자성체 금속의 홀효과의 주원인인가를 실험적으로 규명하는 작업이 본 연구의 주 목적이며, 그 방법으로 전자스핀공명 조건을 인위적으로 설정하여 홀효과의 변화를 관측하는 것이었다. 즉 마이크로파의 자기장을 이용하여 자화의 평균방향을 인위적으로 바꾸어줌으로서 전자스핀의 평균치의 변화량만큼 홀효과의 변화가 일어나게 되며 그 변화를 홀 효과로 측정 할 수 있다면 스핀-궤도 결합이 홀 효과의 원인이라 증명하는 것이다. 자기장을 면 방향으로, 그리고 수직으로 인가하여 면방향 홀효과, 수직홀 효과를 전자스핀공명 조건에서 관측한 결과 수직 홀 효과에서는 실험적으로 그 변화를 측정할 수 없었으나 평면 홀 효과에서는 전자스핀공명에 의한 홀효과의 변화를 측정 할 수 있었다. 이는 보고서에 설명한대로 자화벡터의 변화량이 세차운동각 $\theta$에 대해 수직 홀 효과의 경우 2차 근사로, 평면 홀 효과의 경우 1차 근사로 나타나기 때문이다.
전자스핀공명 조건에서 홀효과의 변화를 측정함으로서 본 연구는 최초로 스핀 궤도 결합의 전자수송기구에 대한 영향을 직접 측정하는 성과와, 특정 주파수에 선택적으로 반응하는 마이크로파 소자개발의 새로운 원리를 제공하였다. 전자스핀공명 조건에서 홀 효과뿐 아니라, 자기저항 등의 소자 개발에도 응용될 수 있다.
이외에도 평면 홀 효과의 해석기법의 개발과 평면 홀 효과를 이용한 자화 곤란축의 측정 기법, 다층막의 각 자기방향 반전 측전기법 등의 부수적 성과가 있었다.

Abstract ▼

The main purpose of this project was to test if the physicalreason for the Hall effect of magnetic materials by the measurement of Hall voltage atthe condition of ESR (Electron Spin Resonance). ESR tilts the average magnetizationvector direction and changes the average value of spin from its initial

The main purpose of this project was to test if the physicalreason for the Hall effect of magnetic materials by the measurement of Hall voltage atthe condition of ESR (Electron Spin Resonance). ESR tilts the average magnetizationvector direction and changes the average value of spin from its initial value. Thisdifferenece changes the Hall voltage if the spin-orbit interaction is the main reason forit. Thus, the measurement of the differnence of Hall voltage would prove that thespin-orbit interaction is the reason for the Hall effect. Magnetic field was applied inplane, and perpendicular to the plane to observe the effect of ESR on both planar andperpendicular Hall effect. As expressed in the final report, variations of Hall voltage inplanar Hall effect was observed, while none was observed in perpendicular Hall effect,because the difference of magnetization for applied filed in plane is in the 1st order of $\theta$, due to the small angle of precession of magnetization vector, while that for theperpendicular field is in the 2nd order of $\theta$.
This research project has provided the first direct observation of the spin-orbitinteraction effect on electron transport, and a new principle for the development of newmicrowave device that senses the intensity of specific frequency. This principle ofelectron transport at ESR may be also applied for new microwave sensing MR sensor.
In addition to the results discussed above, data interpretation methods aredeveloped for planar Hall effect of multi-layered magnetic thin films, and also an easymethod to determine the hard axis of a single-layered film has been developed.

목차 Contents

• 목 차...6
• 본문...7
• 1. 서론...7
• 2. 본론...16
• 2.1 실험방법...16
• 2.2 결과와 고찰...16
• 2.2.1 Co81 단층박막의 수직 홀 효과와 면방향 홀 효과...17
• 2.2.2 전자스핀 공명 실험...17
• 2.2.3 전자 스핀 공명지점의 홀 효과...20
• 3. 결론...42
• 4. 참고문헌...43
• 기타...46
• 연구수행관련 논문 발표 목록서...46
• 자체 평가서...47