초록 ▼

연구의 목적 및 내용
페로브스카이트 구조의 (A,A' )(B,B' )O3형 복합산화물 및 이종접합 산화물의 물성에 대해 이론과 실험연구를 공동으로 진행하여, 첫째, 복합산화물에서 구현되는 전기분극, 자기분극, 전도성, 부도체성 등 여러가지 성질(다중성) 및 미시적 메커니즘에 대한 이해를 달성하고, 둘째, 산화물의 기능성의 임의적 구현 방법에 대한 이해를 달성하고자 한다. 구체적 연구내용은 산화물의 전자구조와 결함의 전자구조를 제일원리 GW계산을 수행/ 산화물내 전기전도도, 광굴절 현상에 대한 연구/ 중성자 산란 측정과 분석을

연구의 목적 및 내용
페로브스카이트 구조의 (A,A' )(B,B' )O3형 복합산화물 및 이종접합 산화물의 물성에 대해 이론과 실험연구를 공동으로 진행하여, 첫째, 복합산화물에서 구현되는 전기분극, 자기분극, 전도성, 부도체성 등 여러가지 성질(다중성) 및 미시적 메커니즘에 대한 이해를 달성하고, 둘째, 산화물의 기능성의 임의적 구현 방법에 대한 이해를 달성하고자 한다. 구체적 연구내용은 산화물의 전자구조와 결함의 전자구조를 제일원리 GW계산을 수행/ 산화물내 전기전도도, 광굴절 현상에 대한 연구/ 중성자 산란 측정과 분석을 통해 Relaxor 의 미시적 원인 연구/산화물내 자기 불순물 연구/ 계면 현상 연구 / 초격자 및 다층 구조 박막의 자기적 성질 연구/ 나노구조체 물성 연구 이다.
연구결과
1. ZnO내 결함 형성 메카니즘 연구 방법 개발과, n-type 전도도 원인이 Zn-interstitial 에 있음을 증명함.
2. Fe-doped LiNbO3 광굴절 현상의 미시적 메카니즘이 Fe의 강한 스핀 분극과 강한 Fe-site Coulomb-U 효과 때문임을 밝힘
3. SrTiO3 와 ZnO 그리고 ZnO내 산소-vacancy결함의 전자구조를 다체효과를 고려한 GW계산을 수행, O-vacancy가 깊은 준위를 만드는 것을 보임
4. YSZ박막을 $Al_{2}O_{3}$ 기판위에 증착 분석 연구
5. $Eu^{3+}$이온이 첨가된 $Sr_{2}SiO_{4}$ 박막의 산소 분압에 대한 구조 특성
6. $[CoFeB(3 nm)/MgO(2 nm)]_{10}$ 초격자 박막의 계면의 자기적 특성 연구
7. PLD 및 RF-sputtering 을 이용한 InGaZnO 산화물 박막의 구조적 특성을 연구
8.강유전체 및 다강체 복합산화물의 국소구조를 중성자 PDF 분석과 reverse MC모델링을 이용하여 연구. 비납계 $Ba(Ti_{1-x}Zr_{x})O_{3}$에서 Zr의 조성 증가에 의한 ferroelectric-relaxor crossover 현상의 원인을 규명
9. 다강체 산화물 $Pb(Fe1/2Nb1/2)O_{3}$ 에서 자기 정렬에 의한 결정 격자의 뒤틀림과 국소 구조의 변화를 규명하여 자성-강유전성의 공존 현상을 연구
10. 편극중성자 반사율및 OOMMF를 이용한 이론적 계산이용 Fe 나노 구조체의 자기적 특성연구
11. 편극중성자 반사율 측정 이용, $La_{1-x}Ca_{x}MnO_{3}$ 초격자 박막의 자기적 계면 특성연구
13. 방사광 실험(resonant soft x-ray)이용, Au/Co/Au 다층박막의 spin reorientation transition 현상
14. XRD, TEM를 이용한 나노입자 특성 연구
연구결과의 활용계획
연구 결과 적용하여 ZnO 의 p-형 전기 전도도 구현 방법 개발에 Pb-free 압전 소재 개발에 적용 예정
스핀공학 신물질 개발에 적용
새로운 비정질 산화물 박막 제조 방법 개발
미시적 구조 측정 방법 개발

Abstract ▼

Purpose&contents
The goal of the project is investigating the properties of complex oxides and interface properties of heterostructural oxide superlattice by means of experimental and theoretical methods for potential multifunctional device applications. 1) Understanding the microscopic mechanism

Purpose&contents
The goal of the project is investigating the properties of complex oxides and interface properties of heterostructural oxide superlattice by means of experimental and theoretical methods for potential multifunctional device applications. 1) Understanding the microscopic mechanism leading to electirc & magnetic polarization, conductivity, insulating properties, and multi-functionality. 2) Enhancing our understanding on artificial structures on complex oxide systems.
Result
1.We prove that the origin of n-type ZnO is the pair of O-vacancy and Zn-interstitial, for which we developed a new theoretical method to consider the energetics of the defect-defect interactions.
2. We investigated the microscopic structure and electronic structure of the H impurity in TiO2 which is employed for the photo-catalysis effect to produce hydrogen gas from water.
3. We successfully calculated the exact electronic structure of SrTiO3 and ZnO, and their O-vacancy level, consiring the many-body interaction between electrons and holes using GW approximation.
4. Initial growth mechanism studies of YSZthin films on $Al_{2}O_{3}$
5. Oxygen partial pressure dependent PL and structure characteristics of $Eu^{3+}$-doped $Sr_{2}SiO_{4}$ thin films
6. Magnetic depth profile studies of $[CoFeB(3 nm)/MgO(2 nm)]_{10}$ superlattice
7. Structure and electrical characteristics of InGaZnO thin amorphous thin films grown by PLD 및 RF-sputtering
8. Using neutron pair distribution function (PDF) analysis and reverse Monte Carlo modeling, local structure of complex ferroelectrics and multiferroic oxides was studied. In particular, the origin of ferroelectric-relaxor crossover in lead-free $Ba(Ti_{1-x}Zr_{x})O_{3}$ was clarified.
9. Lattice distortion caused by an magnetic ordering in multiferroic $Pb(Fe1/2Nb1/2)O_{3}$ was investigated which elucidate the coexistence of magnetic and ferroelectric ordering in this material.
10. Magnetic vortex stud ies on Fe nano dot arrays using polarized neutron reflectometry and OOMMF simulation
11. Magnetic depth profile studies of $La_{1-x}Ca_{x}MnO_{3}$ superlattices using polarized neutron reflectometry
13. Investigating spin-reorientation transition of Au/Co/Au trilayers using resonant soft x-ray diffraction.
14. Investigate Ag nano particle characteristics using XRD, TEM
Expected Contribution
Useful for the development of the oxide simiconductor device and the new doping method. development of Pb-free piezoelectric material New material development for spintronics and multiferroic oxides Thin-film technology for the new amorphous oxide semiconductor Development for the method to identify the miscroscopic structure of materials

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 31
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 32
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 33
• 8. 참고문헌 ... 33
• 9. 연구성과 ... 33
• 10. 기타사항 ... 36
• (별첨1) ... 37
• 자체평가 의견서 ... 42
• I. 연구 개발 실적 ... 43
• II. 연구 목표 달성도 ... 44
• III. 종합 의견 ... 44
• IV. 보안성 검토 ... 46