초록 ▼

제일원리계산방법과 모형계산방법으로 자성 반도체와 자성체/반도체 계면에서의 자성을 체계적으로 연구하였다. 스핀트로닉스 물질에 대한 이해의 폭을 넓히고자 다양한 계에 대해 연구하였다.
구체적으로 연구하여 결과를 얻은 계로는 전이금속이 도핑된 ZnO, Ga1-xMnxAs, Mn이 도핑된 AlSb, MnGeAsP, Mn2As, 섬아연 구조의 FeX(X=P, As, Sb), 섬아연 구조의 III(Cr,Mn)-V(P,As,Sb), (MnSb)1(GaSb)n (n=1, 3, 5, 7) 디지털 합금, (CrP)1(GaP)1, GdSi2, M

제일원리계산방법과 모형계산방법으로 자성 반도체와 자성체/반도체 계면에서의 자성을 체계적으로 연구하였다. 스핀트로닉스 물질에 대한 이해의 폭을 넓히고자 다양한 계에 대해 연구하였다.
구체적으로 연구하여 결과를 얻은 계로는 전이금속이 도핑된 ZnO, Ga1-xMnxAs, Mn이 도핑된 AlSb, MnGeAsP, Mn2As, 섬아연 구조의 FeX(X=P, As, Sb), 섬아연 구조의 III(Cr,Mn)-V(P,As,Sb), (MnSb)1(GaSb)n (n=1, 3, 5, 7) 디지털 합금, (CrP)1(GaP)1, GdSi2, MnSi, β-Mn, α-Mn, 탄소 나노 튜브 내에 삽입된 전이금속 등이 있다. 반쪽 금속의 경우, 반쪽 금속 특성이 표면 혹은 계면에서 유지되느냐 하는 것이 실제 소자로 응용할 때 중요하다. 본 연구에서 반쪽 금속성은 구성 원소 중, 어느 원소가 표면 혹은 계면을 이루는가에 따라 반쪽 금속성의 여부가 결정되는 것으로 계산되었다. Mn의 결정구조와 자성는 아주 복잡하고 반강자성이 안정된 것으로 알려져 있다. 그러나, 적절한 기판을 이용하여 Mn을 성장시키는 경우, 결정구조를 인위적으로 조절할 수 있고 특정한 결정구조에서는 강자성이 안정됨을 알 수 있어 자성을 인위적으로 조절할 수도 있을 것으로 예측하였다.
Fe 와 Si 접합면에서 Fe3Si 합금이 형성될 수 있는데 제일원리계산으로 Fe3Si 합금의 표면 자성을 계산한 결과 Fe3Si 합금 표면의 전자구조는 거의 반쪽 금속에 가까운것으로 밝혔다.
연구성과
자성은 계의 결정 구조, 격자 상수, 기체흡착 등에 의해 민감하게 변한다는 것을 계산하였고, 이들 매개변수를 잘 조절하면 원하는 자성을 갖는 물질을 디자인할 수 있음을 알았다.
1. 스핀트로닉스 소재의 자성 특성에 미시적 이해
2. 석사 8명 박사 1명 배출
3. 새로운 스핀트로닉스 물질 제안
4. 경제적인 신개념 PC Cluster 슈퍼컴퓨터 구축 기술 축적으로 IT 인재를 양성.
5, 14 편의 SCI 논문 출판

Abstract ▼

Employing a first principles calculational method and model calculations, we are going to investigate the magnetism and transportation of magnetic semiconductors and ferromagnet/semiconductor interfaces. For comprehensive understanding of spintronic materials, we investigated various systems such as

Employing a first principles calculational method and model calculations, we are going to investigate the magnetism and transportation of magnetic semiconductors and ferromagnet/semiconductor interfaces. For comprehensive understanding of spintronic materials, we investigated various systems such as transition metal-doped ZnO, Ga1-xMnxAs, Mn-doped AlSb, MnGeAsP, Mn2As, zinc blende structured FeX(X=P, As, Sb), zinc blende structured III(Cr,Mn)-V(P,As,Sb), (MnSb)1(GaSb)n (n=1, 3, 5, 7) digital alloys, (CrP)1(GaP)1, GdSi2, MnSi, $\beta$-Mn, $\alpha$-Mn, a transition metal incoorperated into a carbon nano-tube.
For a half-metal, it is very important in application to a real device for the half-metal to retain its half-metallicity at its surface or interface. We found that the half-metallicity does depend on which element of the ingredients appears on the surface or interface. The crystal structure and magnetism of Mn are quite complex and its magnetic ground state is known as antiferromagnetic. However the crystal structure might be controlled by growing it on a proper substrate. It is found by a first-principles calculation that ferromagnetic state can be stable in tetragonally distorted structure. Fe3Si can be formed at the Fe and Si interface. The electronic structure of Fe3Si was calculated to be half-metallic.
Expected Contribution
We found that magnetism of a materail is quite sensitive on parameters such as its crystal structure, its lattice constant, and adsorption of gases. Hence, the magnetism of a material is found to be able to be engineered by controlling the parameters.
1. Microscopic understanding of magnetism of spintronic materials
2. Educating of 8 master students and 1 doctorate student.
3. Proposing of new spintronic materials
4. Training students in the fields of information technology.
5. Publishing of 14 papers in SCI journals.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...11
• 3. 결과 및 고찰 ...17
• 4. 결론 ...45
• 5. 인용문헌 ...45