초록 ▼

□ 연구개요
최근 많은 관심의 대상이 되고 있는 자성스커미온 박막의 형성 조건 및 표면/계면 특성을 규명하고 특히 계면 조건을 변화시킴으로써 스커미온 형성 관련 물리량을 조절할 수 있는 방법에 대해 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
◎ B20 구조 FeGe 단결정 박막 의 표면원자구조 분석
- Ge 5x5 Si(111) 기판 위에서의성장된 B20 구조 FeGe(111) 박막에 대하여 원자 분해능 STM, TEM의 실험적 방법과 제일원리계산을 통해서 표면원자 배열이 카이랄성을 가짐을 확인하고 이에

□ 연구개요
최근 많은 관심의 대상이 되고 있는 자성스커미온 박막의 형성 조건 및 표면/계면 특성을 규명하고 특히 계면 조건을 변화시킴으로써 스커미온 형성 관련 물리량을 조절할 수 있는 방법에 대해 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
◎ B20 구조 FeGe 단결정 박막 의 표면원자구조 분석
- Ge 5x5 Si(111) 기판 위에서의성장된 B20 구조 FeGe(111) 박막에 대하여 원자 분해능 STM, TEM의 실험적 방법과 제일원리계산을 통해서 표면원자 배열이 카이랄성을 가짐을 확인하고 이에 기인하는 8개의 서로다른 표면원자 배열을 모두 확인함.
◎ Co/Pt 이중층 박막의 미세 자구 구조 조사
- 쐐기형태로 성장된 Co/Pt 이중층 박막의 미세 자구 구조를 방사광 기반 주사 투과 X-선 현미경을 이용하여 측정. 비대칭적 자구벽 이동을 확인하여 관찰된 거품 자구 구조가 스커미온형임을 확인.
◎ Co/Pt 이중층 박막의 계면 조건에 따른 자성 특성 측정
- 열처리에 의해 Pt 층의 계면 결정성이 바뀜을 STM을 통해 확인하고 이에 따라 Co/Pt 이중층의 Co층 두께에 따른 보자력 및 잔류자화값이 크게 달라짐을 MOKE 현미경을 통해 확인. BLS 측정을 통해 열처리에 의해 계면 DM 상호 작용을 증가시킬 수 있음을 확인.
◎ 자성 이차원 물질 전이금속 삼황화인의 전자구조 연구
- 방사광기반 주사투과 X-선 현미경을 이용하여 전이금속 삼황화인의 두께별 X-선 흡수 스펙트럼을 측정하여 바닥상태 전자구조 규명. NiPS3 가 음의 전하전달에너지를 가지는 독특한 전자구조를 가짐을 밝혀냄.

□ 연구개발결과의 중요성
- Si(111) 위에 Ge 완충층을 형성하고 2 nm 수준의 고품질 B20 구조 FeGe 초박막을 형성하는 조건을 확립하였으며 이의 원자 구조를 STM과 TEM으로 규명하였다. 이러한 고품질 FeGe 초박막의 형성은 향후 스커미온 격자에 기반한 새로운 개념의 스핀 소자 제작에 활용될 수 있다.
- 계면 DM 상호작용이 있는 Co/Pt 층에서 열처리를 통해 Pt 층의 표면 결정성을 향상시킴으로써 계면 DM 상호작용을 증대시킬 수 있음을 MOKE 현미경, STM, 및 BLS 측정을 통해 확인하였다. 이러한 결과는 강자성/중금속 이중층 기반 상온 스커미온 소자의 특성을 향상시키는데 기여할 수 있다.
- 방사광 기반 주사 투과 X-선 현미경(STXM)을 통하여 Co/Pt 층에서의 스커미온형 자구 구조 형성을 관찰하였다. 이러한 측정 방법은 향후 다양한 조건 하에서의 상온 스커미온 형성 연구 및 이에 기반한 소자의 특성 평가에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
- STXM을 이용하여 최근 많은 관심을 끌고 있는 자성 이차원 물질의 두께에 따른 전자구조연구를 수행하였다. 향후 이러한 방법을 통해 전기장 하에서의 자성 변화 등 자성 2차원 물질의 다양한 특성 연구가 가능할 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 가. 주사탐침현미경(STM) 이용 Si(111) 표면 위 B20 구조 FeGe(111) 박막 표면의 카이럴성 연구 ... 8
• 나. 주사투과 X-선 현미경(scanning transmission X-ray microscopy, STXM)을 이용한 Co/Pt 이중층에의 스커미온형 미세자구구조 측정 ... 12
• 다. 광자기 Kerr 효과 현미경(MOKE microscopy)을 이용한 계면 결정성에 따른 Co/Pt 이중층의 자기특성변화 연구 ... 15
• 라. 주사투과 X-선 현미경(scanning transmission X-ray microscopy, STXM)을 이용한 자성 이차원 물질의 전자 구조 연구 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 21
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 22
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 27