초록 ▼

1. 최종 목표 및 당해 단계 목표
가. 최종 목표
○ 중성자 반사율 측정을 이용한 나노 자성 박막 구조 연구
○ 중성자 산란을 이용한 반강자성 상관계 스핀 구조 및 동역학 연구
○ 단결정 회절을 이용한 수소결합 구조, 상전이 및 proton glass 현상 연구
○ 중성자 산란용 결정시료 제조 기술 연구
나. 당해 단계 연구개발 목표
○ REF 이용 나노 자성박막의 교환 바이어스 현상연구
○ 에너지 가변형 TAS 1차분광기 제작
○ 반강자성 상관계 스핀구조, 측정 해석연구
○

1. 최종 목표 및 당해 단계 목표
가. 최종 목표
○ 중성자 반사율 측정을 이용한 나노 자성 박막 구조 연구
○ 중성자 산란을 이용한 반강자성 상관계 스핀 구조 및 동역학 연구
○ 단결정 회절을 이용한 수소결합 구조, 상전이 및 proton glass 현상 연구
○ 중성자 산란용 결정시료 제조 기술 연구
나. 당해 단계 연구개발 목표
○ REF 이용 나노 자성박막의 교환 바이어스 현상연구
○ 에너지 가변형 TAS 1차분광기 제작
○ 반강자성 상관계 스핀구조, 측정 해석연구
○ 강유전체 수소결합 구조 및 상전이연구
2. 단계 연구개발 목표에 따른 주요 연구개발 내용
○ REF 이용 나노 자성박막의 교환 바이어스 현상연구
· 전산모사 시료 형식 결정
- Fe/Cr, Co/CoO 등의 박막조건에 따른 중성자 반사율 전산모사 수행, 기술보고서 작성
· 중성자 반사율 전산모사
- PNR 측정 및 해석에 적절한 시료형식 결정
· ICP 모듈 형식 설계
- 국내외 전문가 의견 반영 REF와 PNR 구현 기구의 통합 형식 설계 완료
· ICP 프로그램 제작
- PNR 측정 ICP 프로그램 제작, 평가 완료
· PNR 구현기구 성능 평가 완료
- <TEX>$T_{min}$</TEX>=4K, P=95%, <TEX>$B_{max}$</TEX>=0.8T, <TEX>$R_{min}$</TEX><<TEX>$10^{-4}$</TEX>
· 자성박막 측정 PNR 기법 확립
- PNR 측정절차 및 데이터 보정 절차 수립, 기술보고서 작성
· 자성박막시료 PNR 측정 및 데이터 해석
- 교환바이어스 박막 시료에 대한 각기 다른 4 가지 스핀상태의 PNR 측정 수행 및 데이터 분석
- 인공반강자성(SAF) 다층박막 시료의 PNR 측정 수행 및 계면의 자기적 특성 분석
○ 에너지 가변형 TAS 1차분광기 제작
· 1차 분광기 설계
- MCNP코드를 이용한 차폐 평가모델 개발
- 단색기 차폐 유니트(MSU) 상세설계
- 빔 경로 부품/기기, 고하중 다축 시료대 설계, 구동 제어장치 설계 등
· 1차 분광기 제작
- 단색기 차폐 유니트(MSU) 제작
- 시료대 및 빔 경로 부품/기기 제작
- 집속형 단색기 유니트, 해석기 유니트 제작
- 해석기/검출기 시스템 및 차폐 유니트 제작
- 통합 제어 장치 및 프로그램 개발
· 장치 조립 및 시험
- 제작품의 현장설치 및 조립
- 구동시험, 차폐성능 및 중성자속 측정
○ 반강자성 상관계 스핀구조, 측정 해석연구
· 최적의 시료환경 요건 설정
- 극한시료 환경의 하나로 이용자 수요조사 수행
- HRPD용 극한 시료환경 요건(10T, 100mK 이하) 설정
· 장치 개념설계
- 시료환경 장치의 HRPD와의 interface 설계 완료
· 희석식 냉동기 시스템 제작
· 표준 반강자성 분말 시료 회절상 측정, 해석
- <TEX>$Cr_2O_3$</TEX> 등 4 가지 표준 분말 시료 회절상 측정 및 스핀 구조 해석
· 엇맞는 반강자성체 스핀 구조 연구
- (Mn,Co)<TEX>$WO_4$</TEX> 시료 등 2 종류 다강체의 스핀 구조 분석
· 희석식 냉동기 시스템 성능 시험
- 희석식 냉동기 시료 위치 온도 100 mK 이하 달성
· 기준 반강자성 결정 시료 회절상 측정
- FeO 등 4 종의 회절상 측정
○ 강유전체 수소결합 구조 및 상전이연구
· 강유전체 단결정 상온 측정, 해석
- <TEX>$LiN(D_xH_{1-x})SO_4$</TEX> 단결정 상온 측정, 결정 구조 해석
· 수소/중수소 치환 단결정 상온/온도 실험 및 해석
- <TEX>$KDCO_3$</TEX> 단결정 상온, 저온 측정 및 결정구조 바탕으로 상전이 연구
· 열운동 보정과 해석기법 개발 및 적용
- <TEX>$LiH_2PO_4$</TEX> 단결정에 대한 열진동 보정에 따른 결합길이 변화 및 물성 해석

Abstract ▼

1. Final Goal and Research Goal in the Current Phase
A. Final Goal
○ Structural studies of nano-magnetic thin films by using neutron reflectometry
○ Spin structure and dynamics study of antiferromagnetically correlated spin systems by using neutron scattering
○ Single crystal study of hy

1. Final Goal and Research Goal in the Current Phase
A. Final Goal
○ Structural studies of nano-magnetic thin films by using neutron reflectometry
○ Spin structure and dynamics study of antiferromagnetically correlated spin systems by using neutron scattering
○ Single crystal study of hydrogen-bond, phase transition and proton glass phenomena by using single crystal diffraction
○ Study of single crystal growth for neutron scattering purpose
B. Research Goal in the Current Phase
○ Study on exchange bias in nano-magnetic thin films
○ Development of variable incident energy 1st spectrometer of the thermal triple-axis spectrometer
○ Spin structure measurement and analysis of antiferromagnetically Correlated spin systems
○ Study of phase transition and hydrogen-bond in ferroeletrics
2. Content of the Research in the Current Phase
○ Study on exchange bias in nano-magnetic thin films by using neutron reflectometery
· Sample structure determination through simulation
- Simulation of Fe/Cr, Co/CoO, and publication of a technical report
· Simulation of neutron reflectivity
- Optimization of sample for PNR measurement and analysis
· Designing the ICP module
- Designing the integrated instrument control of both REF and PNR
· Programming the ICP
- Programming the ICP for PNR measurement
· Performance evaluation of the PNR instrumentation
- <TEX>$T_{min}$</TEX>=4K, P=95%, <TEX>$B_{max}$</TEX>=0.8T, <TEX>$R_{min}$</TEX><<TEX>$10^{-4}$</TEX>
· Establishment of the PNR technique for mangetic thin films
- Development of PNR measurement process and data refinement process
A technical report is published
· PNR measurement and analysis of magnetic thin films
- PNR measurement of exchange-biased magnetic thin films under 4 different magnetic states
- PNR measurement of synthetic antiferromagnetic multilayer sample and analysis of the magnetic property of the interface
○ Development of variable incident energy 1st spectrometer of the thermal triple-axis spectrometer
· Design of the 1st spectrometer
- Model development for MCNP analysis of shielding
- Detailed design of the monochromator shielding unit
- Design of beam optics, high load multiaxis sample table, and instrument control system
· Fabrication of the 1st spectrometer
- Fabrication of the MSU
- Fabrication of the sample table and beam optics
- Fabrication of the focusing monochromator/analyzer
- Fabrication of the analyzer/detector system and shielding unit
- Installation of the instrument control program
· Assembly and test
- Installation and assembly of the manufactured parts
- Motion test, shielding test, and neutron flux evaluation
○ Spin structure measurement and analysis of antiferromagnetically correlated spin systems.
· Selecting the optimized sample environment
- HANARO user survey of the extreme sample environment
- Set up of conditions for the extreme sample environment of the HRPD (10T, <100mK)
· Conceptual design
- Design of the interface between the sample environment and the HRPD
· Fabrication of the dilution refrigerator
· Measurement and analysis of the diffraction pattern of standard powder samples
- 4 samples including <TEX>$Cr_2O_3$</TEX>
· Spin structure study of incommensurate spin structure
- 2 samples including (Mn,Co)<TEX>$WO_4$</TEX>
· Test of the dilution refrigerator
- The temperature reached 100 mK.
· Measurement of diffraction pattern of reference single crystal samples
- 4 samples including FeO
○ Study of phase transition and hydrogen-bond in ferroeletrics
· Room temperature measurement of ferroelectric single crystals
- Structural analysis of <TEX>$LiN(D_xH_{1-x})SO_4$</TEX>
· Temperature dependent measurement of hydrogen/deuterium exchange single crystals
- Study of phase transition through room temperature and low temperature measurement of KDCO3
· Adjustment of thermal motion
- Bond-length change analysis of <TEX>$LiH_2PO_4$</TEX> single crystals due to thermal motion

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 22
• 목차 ... 25
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 33
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 33
• 1. 과제개요 ... 33
• 2. 연구개발의 필요성 ... 33
• 제 2 절 연구범위 ... 34
• 1. 최종 목표 및 당해 단계 목표 ... 34
• 2. 단계 연구개발 목표에 따른 주요 연구 범위 ... 34
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 37
• 제 1 절 선진국의 기술개발 현황 및 수준 ... 37
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 및 수준 ... 37
• 1. 국내 기술개발 현황 ... 38
• 2. 현기술상태의 취약성 ... 38
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 40
• 제 1 절 REF이용 나노 자성 박막의 교환바이어스 현상연구 ... 40
• 1. 강자성/반강자성 다층박막의 중성자 반사율 전산모사 ... 40
• 가. 전산모사 시료 형식 결정 ... 40
• 나. 중성자 반사율 전산모사 ... 41
• 2. 자성 박막 PNR 측정 ICP 모듈 제작 ... 42
• 가. ICP 모듈 형식 설계, 제작 ... 42
• 3. 자성박막 측정 PNR 기법 확립 ... 45
• 가. REF 이용 PNR 기법 수립 ... 45
• 나. PNR 기법 정도 평가 ... 45
• 4. 자성박막 시료 PNR 측정 ... 50
• 가. 교환바이어스 박막 제작 ... 50
• 나. 교환바이어스 박막 PNR 측정 ... 50
• 다. 다층박막 구조의 자기적 특성 연구 ... 52
• 제 2 절 에너지 가변형 TAS 1차 분광기 제작 ... 55
• 1. 단색기 차폐 유니트(MSU) 설계, 제작 및 설치 ... 55
• 가. MSU 차폐 구조 설계 및 전산모사 ... 55
• 나. MSU 내외부 구조 및 구동부 설계 ... 58
• 다. MSU 제작 및 설치 ... 59
• 2. 빔 경로 부품/기기 설계 및 제작 ... 67
• 가. 가변형 슬릿 시스템(VSS) ... 67
• 나. 수직이동 빔 관문 유니트(BGU) ... 69
• 다. 신속 셔터(QS, quick shutter)와 모니터 홀더 ... 71
• 라. 자동 콜리메타 교체기 ... 72
• 마. 고하중 다축 시료대 ... 74
• 3. 이중 집속형 단색기 유니트, 해석기 유니트 ... 75
• 가. 개념 설계 ... 75
• 나. 상세 설계 ... 75
• 다. 제작 및 시험 ... 77
• 4. 해석기/검출기 차폐 유니트 ... 79
• 5. 통합 제어장치 ... 82
• 가. 구동 제어장치 (H/W) ... 82
• 나. 통합 제어 프로그램 (S/W) ... 86
• 제 3 절 반강자성 상관계 스핀 구조 측정, 해석 연구 ... 87
• 1. 희석식 냉동기 시스템 제작, 성능시험 ... 87
• 가. 연구개요 ... 87
• 나. HRPD용 고자장, 극저온 시료환경장치 설계 ... 87
• 다. HRPD용 고자장, 극저온 시료환경장치의 구동 ... 93
• 2. 표준 반강자성 분말시료 회절상 측정, 해석 ... 93
• 가. 연구개요 ... 93
• 나. 표준 분말시료 회절상 측정, 해석 ... 94
• 3. 엇맞는 반강자성체 스핀 구조 연구 ... 96
• 가. 연구개요 ... 96
• 나. 엇맞는 반강자성체 스핀 구조 연구-I: Co 도핑된 MnWO₄ ... 96
• 다. 엇맞는 반강자성체 스핀 구조 연구-II: Al 도핑된 Ba0.5Sr1.5Zn2Fe12O22 ... 98
• 4. 기준 반강자성 결정시료 회절상 측정 ... 99
• 가. 연구개요 ... 99
• 나. 기준 반강자성 결정시료 회절상 측정 ... 100
• 다. 단결정 자기회절 분석, 스핀구조 해석 ... 100
• 제 4 절 강유전체 수소결합구조 및 상전이 연구 ... 103
• 1. 강유전체 단결정 상온 측정, 해석 ... 103
• 가. Li(NH₄)SO₄ 상온 결정구조 특성 ... 103
• 나. 결정구조 분석 ... 103
• 다. 결정구조 해석 및 수소원자 거동 연구 ... 103
• 라. 상전이 연구 ... 106
• 2. 수소/중수소 치환 단결정 상온 측정 및 해석 ... 107
• 가. KHCO₃와 KDCO₃ 단결정 상온측정, 해석 ... 107
• 나. 수소/중수소 치환 단결정 온도실험 및 상전이 연구 ... 109
• 3. 열운동 보정과 해석기법 개발 및 적용 ... 110
• 가. LiH₂PO₄ 결정구조와 TLS 분석 ... 110
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 116
• 제 1 절 연도별 연구목표 및 연구개발 목표의 달성도 ... 116
• 1. 최종목표 ... 116
• 2. 당해단계 연구개발 목표 ... 116
• 3. 연도별 단계목표 및 달성도 ... 116
• 제 2 절 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 118
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 119
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 121
• 제 7 장 참고문헌 ... 122
• 첨부 1. 국내외 연구동향 및 기술수준 비교 ... 123
• 끝페이지 ... 124