초록 ▼

Hexagonal $GaFeO_3$, $TbFeO_3$, 그리고 $HoMn_{1-x}^{57}FeO_3$ multiferroic 물질의 단일상을 합성하고 여러 가지 예비 실험을 통하여 최적의 합성 조건을 찾을 수 있었다. 제조한 시료에 대하여 x-선 회절 및 중성자 회절 실험을 통하여 결정학적 특성에 대하여 연구하였고, VSM 및 원자의 입장에서 불확정성 원리를 만족하는 $M\"{o}ssbauer$ 분광실험을 통하여 거시자성 및 미시자성을 연계한 자기적

Hexagonal $GaFeO_3$, $TbFeO_3$, 그리고 $HoMn_{1-x}^{57}FeO_3$ multiferroic 물질의 단일상을 합성하고 여러 가지 예비 실험을 통하여 최적의 합성 조건을 찾을 수 있었다. 제조한 시료에 대하여 x-선 회절 및 중성자 회절 실험을 통하여 결정학적 특성에 대하여 연구하였고, VSM 및 원자의 입장에서 불확정성 원리를 만족하는 $M\"{o}ssbauer$ 분광실험을 통하여 거시자성 및 미시자성을 연계한 자기적 특성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
체리자성이면서 압전체인 $GaFeO_3$ 를 서냉식과 급냉식의 방법으로 제조하였고, X-선 회절실험, 중성자 회절실험, 그리고 뫼스바우어 분광기를 이용하여 연구하였다. 시료의 결정구조는 orthorhombic 이며 서냉식으로 제조한 시료의 경우 격자상수는 $a_0$ = 8.7457, $b_0$ = 9.3921, 그리고 $c_0$ = 5.0816 ${\AA}$ 이었으며, 급냉식으로 제조한 시료의 경우 격자상수는 $a_0$ = 8.7462, $b_0$ = 9.3896, 그리고 $c_0$ : 5.0809 ${\AA}$ 로 분석되었다. 두 시료 간의 다른 자기 구조의 거동은 뫼스바우어 측정으로부터 알 수 있었다. 급냉식으로 제조한 시료의 경우, $N\.{e}el$ 온도는 210 K 였고 서냉식으로 제조한 시료의 $N\.{e}el$ 온도는 급냉식으로 제조한 시료에 비해 260 K 로 증가하였다. 자성전이 온도의 감소는 4개의 양이온 사이트 중 자성 Fe 이온의 분포 및 자성이온들 사이에 교환 상호작용의 세기로 부터 기인된다.
$HoMn_{1-x}^{57}FeO_3$ 분말시료의 결정학적 및 자기적 성질을 x-선 회절, SQIUD, ,그리고 뫼스바우어 분광기를 통하여 연구하였다. 결정구조는 상온에서 $a_0$ = 6.139, $c_0$ = 11.402 ${\AA}$ 의 격자상수를 갖는 hexagonal 구조로 분석 되었다. 자화율은 Curie-Weiss 법칙을 따르며 Curie-Weiss 온도는 -18 K 로 결정하였다. 뫼스바우어 스펙트럼은 $N\.{e}el$ 온도 ($T_N$ 72 K) 이하에서는 six-line 패턴을 나타내고, $N\.{e}el$ 온도 이상에서는 two-line 으로 나타났다. 전기사중극자 분열치는 $N\.{e}el$ 온도에서 1.79 $\pm$ 0.01 mm/s 의 값을 나타내었다. 여기에서 중요한 점은 전 자기적 질서함수들의 변수에 의한 상호작용의 직접적인 관측을 뫼스바우어 분광기를 통하여 가능하였다.
Mn을 치환한 $TbFe_{1-x}Mn_xO_3$ orthoferrites 나노분말을 졸-겔법을 이용하여 제조하였다. Mn이 치환된 $TbFe_{1-x}Mn_xO_3$ 물질의 경우 Fe-O-Mn 간의 초교환 상호작용은 Fe-O-Fe 의 초교환 상호작용보다 약한 간을 나타내었다. Fe자리에 Mn이 치환됨에 따라 Mn의 강한 영향에 따라 $N\.{e}el$ 온도는 감소하였다.

Abstract ▼

This project objects to establish fundamental background of multiferroic material such as $HoMnO_3$, $GaFeO_3$ and to study basic research for industrial applications, and detailed objectives of individual stage as follow.
The first stage was planed to synthesis of pure mult

This project objects to establish fundamental background of multiferroic material such as $HoMnO_3$, $GaFeO_3$ and to study basic research for industrial applications, and detailed objectives of individual stage as follow.
The first stage was planed to synthesis of pure multiferroic material of $GaFeO_3$, $TbFeO_3$, $HoMn_{1-x}^{57}FeO_3$. Their crystallographic and magnetic structure have been studied with x-ray and neutron diffractions,
On the basis of first stage, the second stage has been enlarged to area, in which measurements of magnetic properties and $M\"{o}ssbauer$ spectroscopy have been executed to investigate the magnetic behavior and the magnetic mechanism of multiferroic material.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...15
• 제 1 절 연구개발의 필요성...15
• 1. 연구개발의 경제.사회.기술적 중요성...15
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 범위...17
• 1. 연구개발의 최종목표 및 단계별 목표...17
• 2. 연차별 연구개발의 목표 및 내용...18
• 제 2 장 국내.외 기술개발 및 현황...19
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...20
• 제 1 절 $GaFeO_3$...20
• 1. 서론...20
• 2. 시료제조 및 실험방법...22
• 3. 실험 결과 및 분석...26
• 제 2 절 $TbFeO_3$...34
• 1. 서론...34
• 2. 시료제조 및 실험방법...35
• 3. 실험 결과 및 분석...38
• 제 3 절 $HoMn_{l-x}Fe_xO_3$...50
• 1. 서론...50
• 2. 시료제조 및 실험방법...51
• 3. 실험 결과 및 분석...51
• 제 4 장 연구개발의 목표 달성도 및 대외 기여도...60
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...63
• 제 6 장 참고 문헌...64