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연구개요
자연계에 존재하지 않는 다양한 스핀-메타 구조의 마그논과 전자기파의 ‘동적 동기화‘란 신 물리현상을 발견하고, 스핀-메타 구조와 광 파동인자의 상관관계를 밝힌다. 이를 바탕으로 ’전자 흐름‘을 이용한 기존 정보처리소자의 양자역학적 한계를 극복하기 위해 나노 광회로 정보처리 소재/소자 기반 기술을 구축한다. 첫째, 스핀-메타 구조의 마그논과 전자기파의 동적 동기화 및 상호작용 이론을 연구한다. 둘째, 전산모사를 통해 다양한 스핀-메타 구조를 구현하고 분석함으로써 스핀-메타 구조 내의 광 제어 인자 도출하고 광소자 개념을

연구개요
자연계에 존재하지 않는 다양한 스핀-메타 구조의 마그논과 전자기파의 ‘동적 동기화‘란 신 물리현상을 발견하고, 스핀-메타 구조와 광 파동인자의 상관관계를 밝힌다. 이를 바탕으로 ’전자 흐름‘을 이용한 기존 정보처리소자의 양자역학적 한계를 극복하기 위해 나노 광회로 정보처리 소재/소자 기반 기술을 구축한다. 첫째, 스핀-메타 구조의 마그논과 전자기파의 동적 동기화 및 상호작용 이론을 연구한다. 둘째, 전산모사를 통해 다양한 스핀-메타 구조를 구현하고 분석함으로써 스핀-메타 구조 내의 광 제어 인자 도출하고 광소자 개념을 정립한다. 셋째, 스핀-메타 구조 시편을 제작하고 특성을 분석함으로써 스핀-메타 구조를 이용한 소재/소자 구현의 가능성을 제시하고 신개념 마그논-광 정보처리소재/소자 기반기술을 확보한다.

연구 목표대비 연구결과
최초 제시하였던 연구목표를 모두 성공적으로 달성하였으며, 기존 연구목표 외 다수의 연구결과를 추가적으로 얻었다.
스핀-메타 구조와 전자기파의 동적 동기화 연구
- 맥스웰 방정식과 LLG 방정식의 결합하여 스핀-메타 구조를 규정하는 방정식 유도.
- 마그논-광자 동적 상호작용 이론 정립.
- 마그논-광자의 동적 상호작용을 계산할 수 있는 전산모사 코드 개발.
- 고속 전산모사가 가능한 GPU 기반 미소자기 전산모사 소프트웨어 Mumax3 환경 구축.
광 제어인자 도출 및 광 소자개념 정립
- 전산모사를 이용한 스핀-메타 구조에서 마그논-광자 모드 분석.
- 스핀-메타 구조의 물리 인자 변화에 따른 광 분산관계 분석.
- 스핀-메타 구조의 광 제어 인자 도출.
- 광 분산관계와 마그논-폴라리톤 사이의 상관관계 유도.
- 스핀-메타 구조의 마그논, 전자기파의 특성을 측정할 수 있는 장비 구축.
스핀-메타 구조 시편제작 및 특성 분석
- 마그논-광자의 상호작용 시스템을 전산모사 및 이론 계산을 통해 설계.
- 스퍼터링, 전자빔 증착, 화학 합성, 리소그래피 공정으로 스핀-메타 구조 시편 제작.
- 마그논-광자 분산관계의 상호 관계 유도 및 검증.
- ISRR-YIG 하이브리드 구조에서 마그논 모드 특성 측정 및 분석.
- 안테나 측정을 통한 마그논-광자 상호작용과 광 방사 특성 측정.

연구개발결과의 중요성
본 연구개발결과는 서로 독립적으로 연구되었던 마그논과 광자 간의 상호작용에 관한 것으로, 기존 연구의 패러다임을 벗어난 완전히 새로운 물리 현상의 발견이라는 점에서 매우 큰 중요성을 가지고 있다. 특히 세계적으로 다양한 양자 간 상호작용에 대한 연구가 막 시작되고 있는 현 시점에서, 본 연구는 실험과 분석을 통해 마그논-광자 상호작용 현상에 대한 기초적인 이해를 제공하는 동시에 앞으로 이 분야에서 있을 더 많은 새로운 발견들을 이끌 견인차 역할을 해 낼 것이라 기대한다. 또한 본 연구가 산업에 적용된다면 기존 전자 기반의 소자의 한계를 극복하는 신개념 나노 광학 논리 소자의 원천 기술로 발전하여 사회 경제적 가치를 창출할 것으로 예상되며, 차세대 통신 산업과 최근 각광 받고 있는 양자 계산 등 다양한 분야로도 응용될 수 있는 잠재성을 가지고 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구 가설 및 핵심 아이디어 ... 7
• 1.3 연구 목표 ... 7
• 1.4 연구 범위 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 27
• 끝페이지 ... 42