초록 ▼

○ 연구개요
이종 접합 계면에서는 구조적인 반전 비대칭성이 기존의 벌크소재보다 극적으로 변화여 전자 스핀 자유도와 궤도 운동량의 결합이 상대적으로 크게 나타나게 될 수 있다. 특히, 게이트 전압 인가에 따른 스핀궤도 상호작용 제어가 가능하며 이는 다양한 차세대 소자로써 응용범위를 넓힌다. 이러한 이종접합 계면에서 대칭성 변화와 함께 근접효과(proximity effect)등으로 인가되는 스핀 또는 스핀궤도간의 상호작용 등과 같은 전자의 스펙트럼 변화와 그에 따른 전자의 다채로운 자유도가 결합된 수송특성과 게이트 전압 인가에 따

○ 연구개요
이종 접합 계면에서는 구조적인 반전 비대칭성이 기존의 벌크소재보다 극적으로 변화여 전자 스핀 자유도와 궤도 운동량의 결합이 상대적으로 크게 나타나게 될 수 있다. 특히, 게이트 전압 인가에 따른 스핀궤도 상호작용 제어가 가능하며 이는 다양한 차세대 소자로써 응용범위를 넓힌다. 이러한 이종접합 계면에서 대칭성 변화와 함께 근접효과(proximity effect)등으로 인가되는 스핀 또는 스핀궤도간의 상호작용 등과 같은 전자의 스펙트럼 변화와 그에 따른 전자의 다채로운 자유도가 결합된 수송특성과 게이트 전압 인가에 따른 스핀궤도 결합 제어 또는 계면 상전이 등의 현상을 탐구하고 새롭게 발현되는 현상 등을 활용하여 다양한 소자응용 가능성을 연구하였다.

○ 연구 목표대비 연구결과
본 과제의 세부 연구목표 및 연구범위와 연구 결과들은 아래와 같다.
가. 유기/금속 이종접합계면에서의 계면 스핀 상호작용
유기/금속박막에서 계면 상호작용에 의한 연쇄적 반응으로 반강자성 분자층 생성과 교환 바이어스 및 스핀전하 결합 수송특성을 규명. 또한, 계면에서 새롭게 발현되는 독립적인 계면 자성층 형성을 규명함. 순수유기물 고분자가 구조적인 변화에 따라 안정화된 radical을 포함하고 상온 자성 특성을 지닐 수 있다는 것을 최초로 규명하였다.
나. 산화물 이종접합계면에서 대칭성 붕괴에 의한 스핀전하 결합 수송특성
이종 접합 산화물 전도층 LaAlO₃/SrTiO₃ 계면에서의 공간 반전 대칭성 붕괴로 인한 라쉬바 효과에 자기장 인가에 따른 비상반적 전류수송 특성과 게이트 전압 인가에 비상반적 수송 제어 등을 세계최초로 보여주었으며 비상반적 수송특성이 크게 발현되는 근본적 이유를 밝혀내었다.
다. 이종접합계면 스핀전하 결합 수송 응용 – 스핀열전
용액공정의 자성절연체 박막 개발과 계면질에 따른 스핀전화 변환 성능 평가, 새로운 분자자성체 대면적 박막증착 개발, 투명 스핀열전 소자 개발 등 범용적 스핀열전 소자 응용의 가능성을 보여주었다.
라. 이차원 소재에서의 스핀궤도 상호작용에 의해 발현되는 새로운 물성
그래핀에 Fe 금속원소 도핑으로 exchange field와 disorder를 가중시켜 새로운 topological Anderson insulator 상이 발현 될 수 있는걸 보여주었다.

○ 연구개발결과의 중요성
가. 유무기 하이브리드 계면에서의 스핀상호작용에 의해 발현되는 새로운 반강자성상과 그에 의한 교환치우침 및 독립적 자성 모멘트 생성은 향후 하이브리드 스핀트로닉스 연구에 있어서 학문적으로나 소자 응용에 있어서 매우 중요하다.
나. 산화물 계면 전도층에서 반전 비대칭에 의한 상반관계 수송특성의 인과관계를 규명하고, 대칭성 붕괴에 따른 열역학 법칙의 구속을 넘어서는 비상반적 수송특성이 보다 극적으로 나타나는 조건을 규명함으로서 기존의 열역학적 한계점을 극복하는 새로운 전자소자 응용 가능성을 보여주었다.
다. 스핀열전 현상의 산업적 응용에 적합한 새로운 자성 박막과 이종 접합 시스템 등을 개발하였고 스핀열전 현상의 폭넓은 응용을 위해서 대면적 자성박막 개발과 투명 스핀 열전 소자 개발 등 스핀 변환에 의한 열발전 현상 응용 연구를 발전시켰다.


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 유기/금속 이종접합계면에서의 스핀상호작용 ... 5
• 나. 산화물 이종접합계면에서의 라쉬바 효과에 의한 수송 특성 ... 9
• 다. 이종접합적층구조에서의 스핀전하 변환에 의한 스핀열전 효과 ... 12
• 라. 이차원 소재에서의 스핀궤도 상호작용에 의해 발현되는 새로운 물성 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 39