초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 다층 강자성반도체(GaMnAs) 구조에서 층간 상호 교환 작용에 대한 연구이다. 평행/반평행 상호 교환 작용의 효과거리와 의존요인들에 대해 연구하였으며 그 결과, 층간 거리와 전하농도 의존성에 대한 정량적 분석과 운반자 농도가 전압을 이용하여 제어 가능함을 확인하였다.
궁극적으로 전기적으로 제어되는 자기기억소자 구현하는데 목표를 가지며. 연구 과정에서 최적화된 다층 구조와 적합한 절연층 및 공정 조건에 대해서도 확보하였다. 특히 수직자화 다층구조에서 층간상호작용타입(평행/반평행)의 전이는 이전 유사

□ 연구개요
본 연구는 다층 강자성반도체(GaMnAs) 구조에서 층간 상호 교환 작용에 대한 연구이다. 평행/반평행 상호 교환 작용의 효과거리와 의존요인들에 대해 연구하였으며 그 결과, 층간 거리와 전하농도 의존성에 대한 정량적 분석과 운반자 농도가 전압을 이용하여 제어 가능함을 확인하였다.
궁극적으로 전기적으로 제어되는 자기기억소자 구현하는데 목표를 가지며. 연구 과정에서 최적화된 다층 구조와 적합한 절연층 및 공정 조건에 대해서도 확보하였다. 특히 수직자화 다층구조에서 층간상호작용타입(평행/반평행)의 전이는 이전 유사 연구 결과들에 비해 탁월한 성과를 거두었으며 확장된 상호작용거리와 단일시료에서 평행/반평행 층간 상호작용이 모두 관측된 것이 그 의미이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 초기 ‘층간 간격‘과 ’비자성층의 조성환경‘,그리고 ’운반자 농도’에 대한 ’층간 상호 교환 작용력‘의 크기와 특성연구에 관하여 조직적이고 체계적인 결과를 얻었다. 이 지식은 후속 연구의 소자 공정에 있어서도 중요한 지표가 되었고 공정 노하우가 확보 되었다. 단층소자에서의 홀농도의 gate 전압 제어 연구단계에서도 자화이력곡선을 통한 뚜렷한 전압 의존성을 확인했으며 자기장없이 전기적 요소(전압)만으로 자화를 통제 할 수 있는 연구 결과를 보였다. 다층 구조에서도 전압으로 홀농도가 제어 가능한 소자를 구현 하였고 더욱이 수직이방성을 갖는 자성층으로 성공함으로써 더욱 효과적인 자기 저항 기억 소자의 모델을 제시 할 수 있었다. 연구의 후반부에서는 층간상호작용력이 온도에 따라 평행 상호작용에서 반평행 상호작용으로 전환되는 결과를 얻어 냈는데, 이론적으로만 제시되었고 GaMnAs기반의 다층소자에서 잘 구현되지 않았던 RKKY모델이 실험적으로 측정된 것은 매우 선도적인 연구결과이다. 층간 상호작용이 전류제어에 의한 자화배열에서 발생하는 거대저항 소자의 응용성이 확보되었고 장거리 층간 상호작용에 대한 실현과 정량적 분석을 함께 함으로써 전체적으로 목표한 연구결과를 성취하였다. 케이트 소자 공정에 있어서도 액체절연층을 도입하는 등 최신기술을 빠르게 접목시켜 연구과정에서 부딪혔던 문제들도 훌륭히 극복해 내었다.

□ 연구개발결과의 중요성
평행/반평행 층간 상호작용력이 주기적으로 나타나는 것은 이론적으로 일찍이 제시된바가 있으나 GaMnAs기반의 다층구조에서 반평행 층간 상호작용이 뚜렷하게 관측되고 체계적인 정량적 분석이 보고된 바는 본 연구 그룹의 매우 우수한 연구 결과 중 하나이다. 또한, 도체 기반의 층간결합력 연구에서 구현되기 어려웠던 한계들을 자성반도체 기반의 소자에 gate 전압 원리를 이용하여 효과적으로 실현하게 한 것은 층간 교환상호작용을 매개하는 전하의 중요성을 인지한 본 연구 그룹의 선도적 연구 능력을 보여주는 예이다. 더 나아가 장거리 층간 결합력과 전기적 제어만으로 다중 저항상태 구현 가능성을 보여주면서 전하기반 저장소자가 고밀도 자기저장소자로 대체가능함을 제시하는 차세대 스핀트로닉스의 메모리 컨셉을 제안하게 되었다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 연구의 필요성 ... 5
• (2) 기존연구의 한계와 극복 방안 ... 5
• (3) 구체적 연구 추진 전략 및 연구 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) 다층구조에서 반평행 상호작용의 확인과 형성조건에 관한 연구 ... 6
• (2) 단층구조에서 gate 전압제어를 통한 hole 농도 제어 ... 6
• (3) 다층구조에서 gate 전압제어를 통한 hole 농도 제어 ... 7
• (4) 층간 상호교환작용의 온도에 따른 작용력 타입의 전이:GaMnAsP/GaAs 기반의 다층 박막 단일시료에서 FM IEC에서 AFM IEC로의 전이를 측정함 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• (1) 다층구조에서 반평행 상호작용의 확인과 형성조건에 관한 연구 ... 9
• (2) 단층구조에서 gate 전압제어를 통한 hole 농도 제어 ... 9
• (3) 다층구조에서 gate 전압제어를 통한 hole 농도 제어 ... 9
• (4) 층간 상호교환작용의 온도에 따른 작용력 타입의 전이 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 21