초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 저차원계 구조를 가지는 강상관 물질에 대한 미시적 물성의 이해와 이에 바탕한 응용 가능성의 제시이다. 방법적인 측면에서 저차원계 물질에 대한 종합적인 연구를 시도하였다.
· 저차원계 특성을 가지는 전이금속 산화물 결정 및 박막의 합성
· 연구실 기반 장치를 이용한 다양한 물성 측정
· 거대연구(방사광 가속기, 중성자 실험, TEM ) 시설을 이용한 물성 측정
· 물성 이해를 위한 다체이론과 전자 구조 계산
연구결과
연구결과를 합성된 시료를 중심으

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 저차원계 구조를 가지는 강상관 물질에 대한 미시적 물성의 이해와 이에 바탕한 응용 가능성의 제시이다. 방법적인 측면에서 저차원계 물질에 대한 종합적인 연구를 시도하였다.
· 저차원계 특성을 가지는 전이금속 산화물 결정 및 박막의 합성
· 연구실 기반 장치를 이용한 다양한 물성 측정
· 거대연구(방사광 가속기, 중성자 실험, TEM ) 시설을 이용한 물성 측정
· 물성 이해를 위한 다체이론과 전자 구조 계산
연구결과
연구결과를 합성된 시료를 중심으로 배열하고 관계된 물리현상의 key word를 제시한다.
(1) 단∙다결정 시료 합성 및 측정
· 초산화물 KO₂: 자성 이온을 포함하지 않는 자성 물질.
· 스피넬 (Co,Mn)₃O₄: 입방구조에서의 다강체 성질.
· brannerite CoV₂O₆.: 물성을 결정하는 중요한 요인. 결정성, 국부적 왜곡 또는 광역대칭성
· chain structure Ca₃Co₂O₆, Ca₃CoRhO₆: 일차원 구조의 물질의 장거리 질서에 무질서가 주는 영향.
· 다강체 Sr₂FeSi₂O₇
· linear ME Cu₂V₂O₇: 다강성에서의 차원의 역할, 선형 ME 현상의 기원.
(2) 박막 시료
· 원자 수준으로 평탄한 기판을 만들기 위한 처리법과 원리 및 표면 상태 제어: SrTiO₃ (001), (110), and (111), GdScO₃, NdGaO₃, layered oxide SrLaAlO₄
· 정방정계 BiFeO₃: 상온에서 강유전성과 자기 질서의 공존
· multiferroic LuFe₂O₄: 양잘의 박막 제조와 다강성 도메인 구조
· La 도핑 SrTiO₃: ITO를 대체할 광학 투과성 산화물 전도체
· Nb 도핑 TiO₂: 자기적으로 조절되는 전기적 이완현상
· Sr₂CoO₄: 2D 자성 도메인 연구
· SrIrO₃ 와 관련 합성물: 국소적 양자 임계현상과 non-Fermi 액체
연구결과의 활용계획
지난 3년간의 연구결과에서 획득한 기술적 know-how, 인적 네트워크, 물리적 주제를 바탕으로 앞으로 질적으로 한 단계 더 높은 수준의 연구 활동을 진행하고자 한다. “저차원계 자성연구”를 수행하여 얻은 결과를 요약하면, (1) floating zone 법을 이용한 single crystal synthesis 기술 확립 (2) Laser MBE 방법에 의한 thin film synthesis 및 기타기술 확립 (3) 공동관심사를 갖는 국내외 collaborators 확보 (analytic many body theory: 포스텍 물리학과 김기석, DFT computation: 포스텍 물리학과 민병일, TEM: 중국과학원 Inst. of Physics의 Dr. Jianqi Li, neutron scattering: 미국 버지니아대학 물리학과 Prof. Seunghun Lee) (4) long range impact를 갖는 연구주제 확보 등을 이루었다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The aim of the present study is to reach a microscopic understanding regarding low dimensional magnetic materials. We shall carry out comprehensive research on low dimensional systems, employing the following experimental methods:
- synthesis of transition metal oxide cryst

Purpose&contents
The aim of the present study is to reach a microscopic understanding regarding low dimensional magnetic materials. We shall carry out comprehensive research on low dimensional systems, employing the following experimental methods:
- synthesis of transition metal oxide crystals manifesting low dimensional characteristics
- measurements of various physical properties utilizing lab-based facilities such as MPMS and PPMS
- measurements of microscopic properties using synchrotron radiation and neutron scattering facilities
- theoretical modeling and calculation
Result
(1) Crystal samples
- superoxide KO₂: magnetism without magentic elements
- spinel (Co,Mn)₃O₄: multiferroicity emerges from a cubic system.
- brannerite CoV₂O₆.: what is most crucial for determining physical properties of a crystal, local distortion or global crystal symmetry
- chain structure Ca₃Co₂O₆, Ca₃CoRhO₆: how disorder affects the long range order in one dimensional materials
- multiferroic Sr₂FeSi₂O₇:
- linear ME Cu₂V₂O₇: the role of dimensionality in multiferroicity, the origin of linear ME effect
(2) Thin film samples
- atomically flat and chemically single terminated surfaces: SrTiO₃ (001), (110), and (111), GdScO₃, NdGaO₃, layered oxide SrLaAlO₄
- tetragonal BiFeO₃: concurrent ferroelectric and magnetic ordering near room temperature
- multiferroic LuFe₂O₄: synthesis of thin films and multiferroic domain structures
- La-doped SrTiO₃: optically transparent conductor replacing ITO
- Nb-doped TiO₂: magnetically controllable electric relaxation
- Sr₂CoO₄: domain structure investigation of two dimensional magnets
- SrIrO₃ and related compounds: local quantum criticality and non-Fermi liquid behaviors
Expected Contribution
advancement of the domestic basic research capability and research level:
- microscopic understanding of low dimensional materials and associated physics
- clue to the basic understanding of exotic phenomena such as multiferroicity, large magnetoresistance, high Tc superconductivity
- securing of a global leading position in low dimensional physics research securement of basic knowledge for potential applications:
- crystal synthesis methods
- materials with multiferroicity, large magentoresistance

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 18
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 78
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 80
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 84
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 88
• 8. 참고문헌 ... 89
• 9. 연구성과 ... 92
• 10. 기타사항 ... 99
• [별첨1] 대 표 연 구 성 과 ... 100