초록 ▼

□ 연구개요
자성금속/상자성금속 다층박막에서 상자성체가 Stoner criterion에 있으면, 자성체의 스핀이 상자성체로 깊숙이 침투하는 magnetic proximity 효과가 매우 커지게 된다. 또한 다층박막의 계면에서는 특정 궤도를 선호하는 크리스탈 필드 효과가 크게 나타난다. 따라서, 자성체/비자성 계면의 스핀궤도결합은 그 크기가 증폭되어, 면에 수직한 방향으로 거대스핀홀효과 현상이 있음이 예측된다. 나아가 상자성체를 Stoner Criterion에 있는 합금물질으로 사용하면 전도성이 큰 자성체 금속을 따라 흐르는 전

□ 연구개요
자성금속/상자성금속 다층박막에서 상자성체가 Stoner criterion에 있으면, 자성체의 스핀이 상자성체로 깊숙이 침투하는 magnetic proximity 효과가 매우 커지게 된다. 또한 다층박막의 계면에서는 특정 궤도를 선호하는 크리스탈 필드 효과가 크게 나타난다. 따라서, 자성체/비자성 계면의 스핀궤도결합은 그 크기가 증폭되어, 면에 수직한 방향으로 거대스핀홀효과 현상이 있음이 예측된다. 나아가 상자성체를 Stoner Criterion에 있는 합금물질으로 사용하면 전도성이 큰 자성체 금속을 따라 흐르는 전류가 스핀홀 효과를 일으켜 스핀 전류가 합금물질로 다량 주입되고, 그 효과로서, 이 상자성체가 자성체로 상전이 되는 현상이 예측된다. ‘비등방성 거대스핀홀효과의 발견’과, ‘스핀전류를 통한 상전이현상의 발견’을 제안한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 금속간 계면의 스핀궤도 결합이 전자수송/자화에 미치는 영향의 규명
위의 금속간 계면의 스핀궤도 결합이 자화에 미치는 영향의 규명하기 위하여 다음과 같은 3가지의 실험을 진행하였음.
1-1) Pt 계면 자성체 도핑
불순물이 없는 Pt 계면에 자성을 가지는 불순물을 계면물질에 포함시켜 동시에 증착을 진행했다. 그 결과 저온에서 Pt의 Stoner transition이 발생하며 자화의 값이 온도가 낮아짐에 따라 커지는 것을 관측했다.
1-2) Pt 거칠기 조절
Pt의 증착분압을 조절하여 Pt이 가지는 저항과 박막표면의 거칠기를 변화함. 이때 자성체가 Pt이 가지는 거칠기에 따른 계면에서 발생하는 전자수송특성을 ST-FMR로 관측함.
1-3) 자성층 사이의 SCM(Stoner Criterion Material) 증착
자성층 사이에 SCM인 FeZr을 삽입층으로 두께를 0~1.2nm까지 변화시키며 자화에 미치는 영향을 VSM으로 관측하였으며, FeZr이 CFB사이에서 0.2 nm 증착됬을 때 가장 큰 자화값을 가짐을 관측하였음.

2. 스핀궤도결합을 이용한 새로운 물리적 device의 창출
1-2)에서 다룬 거칠기를 조절하여 Pt박막 위에 자성체가 올라갈 때와 그 반대의 경우대해 spin torque ferro-magnetic resonance(ST-FMR)와 Transmission electron microscopy(TEM)을 이용하여 분석함
단순 저항만 변화 하는 경우(CFB/Pt)와 저항 변화 및 계면산란 저항(Pt/CFB)까지 함께 효과가 나타나는 시스템을 창안하여 DLT를 더 크게 키울 수 있다는 것을 실험적으로 관측함.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 스핀홀 효과와 Dzyaloshinskii-Moriya Interaction (DMI) 효과 연구의 가장 기본적인 자성금속/SCM 계면에 관한 다양한 기초 자료를 제공하였을 뿐 아니라 이에 따른 스핀홀 효과의 증폭 효과를 직접적으로 보여 주었다. 향후 스핀홀 효과를 이용한 스핀트로닉스 분야의 발전에 밑거름이 될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1. 시료의 준비 ... 6
• 2. 불순물 포함 여부에 따른 자성특성 변화 ... 7
• 3. 상온에서의 SCM의 상전이 ... 9
• 4. 자성체 CoFeB에 상자성 FeZr dusting에 따른 자화값의 증가 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 20