• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2006년도 임시총회 및 하계학술연구발표회
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• pp.50-51
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• 2006

• 한국자기학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-6
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• 2005

높은 큐리온도를 가질 수 것으로 예측된 전이금속이 도핑된 ZnO의 전자구조와 자성을 제일원리계산방법을 이용하여 연구하였다. 본 연구에서 전이금속은 Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Pd, Ag 이고 도핑 수준은 25%로 두고 계산하였다. 자성연구에서 가장 적합한 방법으로 알려져 있는 Full-potential Linearized Augmented Plane Wave(FLAPW)방법을 사용하였으며 교환-상관 전위는 general gradient approximation(GGA)를 사용하였다. 도핑된 전이금속 (Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Pd, Ag)은 각각 0.83, 3.03, 4.03, 3.48, 2.47, 1.56, 0.43, 0.75, 0.01 ${\mu}_B$의 자기모멘트를 가지며, 전이금속에 이웃한 O 원자도 가안 띠혼성으로 측정 가능한 자기모멘트를 가질 수도 있는 것으로 계산되었다. 3d 전이금속이 도핑된 ZnO는 (CoZnO를 제외하고) 절반금속 특성을 가지는 것으로 계산되었다. 또한 4d 전이금속이 도핑된 경우는 강자성 상태가 상자성 상태에 비해 에너지차이가 크지 않을 뿐 아니라 페르미 준위에 다수 스핀과 소수 스핀 상태 모두가 페르미 준위에 위치해 있어 스핀분극 정도가 낮았다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권10호
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• pp.975-980
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• 2000

스테인레스 스틸 기판 위에 Pb($Zr_{0.45}$ $Ti_{0.55}$) $O_3$후막을 졸-겔 스핀 코팅법으로 제조하였다. 스테인레스 스틸은 그 자체로 좋은 도체이지만 PZT 후막의 강유전 특성을 개선하고자 Ru $O_2$박막을 중간층 겸 하부전극으로 사용하였다. PZT 전구체 용액을 코팅하고 급속 열처리하였을 때 5$50^{\circ}C$ 이하에서 pyrochlore 상이 먼저 나타났고 이 transient 상은 61$0^{\circ}C$에서 모두 perovskite 상으로 변화하였다. $600^{\circ}C$에서 열처리된 PZT 후막은 잔존하는 pyrochlore로 인해 걸어준 전기장에 무관하게 5-7$\mu$C/$ extrm{cm}^2$의 낮은 $P_{r}$값을 나타내었으나 61$0^{\circ}C$ 이상에서 열처리된 시편들은 모두 25$\mu$C/$\textrm{cm}^2$ 이상의 잔류분극을 가지고 있었다. 또한 Ru $O_2$중간층이 PZT의 강유전성에 미치는 영향을 조사하였을 때 잔류분극 값은 거의 영향을 받지 않았으나 항전계 값은 상당한 영향을 받았다. 즉 100nm 두께의 Ru $O_2$박막을 중간층으로 사용할 경우 중간층 없이 직접 스테인레스 스틸 위에 코팅할 때에 비해 항전계 값을 45% 가량 줄일 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제16권6호
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• pp.271-275
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• 2006

Co/Pd 다층막을 이용한 수직자기터널접합에서 Co 전극 및 Co, Pd 다층막의 두께변화가 터널링 자기저항비에 미치는 영향에 대해 조사하였다. Co 전극의 경우 0.5nm 두께 부근에서 최대 자기저항비 값을 얻을 수 있었으며, 이는 터널배리어층 부근의 계면영역이 터널링 스핀분극에 주요한 역할을 하기 때문으로 보인다. 다층막내의 Co층의 두께가 증가함에 따라 자기저항비는 다소 복잡한 거동을 나타내었으며, 이는 Co층의 두께 증가에 따른 수직자기이방성의 변화와 계면거칠기 감소에 따른 접합저항의 감소가 복합적으로 작용하기 때문이다. Pd층의 경우 Co층과는 달리 자기저항변화(${\Delta}R$)감소가 자기저항비의 거동에 영향을 주었으며, 이는 비자성층인 Pd층의 증가에 따라 스핀산란이 증가하기 때문이다.

• 한국자기학회지
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• 제17권3호
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• pp.109-113
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• 2007

CsCl 구조를 가진 VRu(001) 표면의 자기적 성질을 일반기울기근사(GGA)를 채택한 총퍼텐셜선형보강평면파(FLAPW) 에너지 띠 계산 방법을 이용하여 이론적으로 연구하였다. 이를 위해 각기 V 및 Ru 원자층으로 끝나는 두 개의 (001) 표면을 고려하였다. 계산된 머핀-틴 구 내의 다수 및 소수 전자의 수로부터 V로 끝나는 표면의 자기모멘트는 $1.71_{{\mu}_B}$로 매우 큰 값을 가졌으며, Ru로 끝나는 표면은 자성이 거의 없는 것으로 계산되었다. 이러한 자성을 계산된 스핀분극상태밀도와 스핀전하밀도와 연관지어 설명하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.277-277
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• 2007

$(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 물질은 결정 방향에 따른 강한 이방성의 강유전 특성을 나타낸다. 따라서 BLT 박막을 이용하여 FeRAM 소자 등을 제작하기 위해서는 결정의 방향성을 세심하게 제어하는 것이 매우 중요하다. 현재까지 연구된 BLT 박막의 방향성 조절 결과를 보면, BLT 박막을 스핀 코팅 법 (spin coating method)으로 중착하고, 핵생성 열처리 단계를 조절하여 무작위 방향성 (random orientation)을 갖는 박막을 제조하는 방법이 일반적이었다. 그런데 이러한 스핀 코팅법에서의 핵생성 단계의 제어는 공정 조건 확보가 너무 어려운 단점이 있다. 이러한 어려움을 극복할 수 있는 대안은 스퍼터링 증착법 (sputtering deposition method), PLD법 (pulsed laser deposition method) 등과 같은 PVD (physical vapor deposition) 법의 증착방법을 적용하는 것이다. PVD 법으로 증착하는 경우에는 이미 박막 내에 무수한 결정핵이 존재하기 때문에 핵생성 단계가 필요 없게 된다. PVD 증착법의 적용을 위해서는 타겟 (target)의 제조 및 평가 실험이 선행되어야 한다. 그런데 벌크 BLT 재료의 소결공정 조건과 전기적 특성에 관한 연구 결과는 거의 발표 되지 않고 있다. 본 실험에서는 $Bi_2O_3$, $TiO_2$ and $La_2O_3$ 분말을 이용하여 최적의 조성을 구하기 위하여 Bi양을 변화시키며 타겟을 제조 하였다. 혼합된 분말을 하소 후 pallet 형태로 성형하여 소결을 실시하였다. 시편을 1mm 두께로 연마하고, 표면에 silver 전극을 인쇄하여 전기적 특성을 측정하였다. Bi양이 3.28몰 첨가된 조성에서 최대의 잔류분극 (2Pr) 값을 얻었고, 이때의 값은 약 $18{\mu}C/cm^2$ 정도였다. 최적화된 조성 ($Bi_{3.28}La_{0.75}Ti_3O_{12}$)으로 BLT 타겟을 제조하여 PLD법으로 박막을 제조하였다. 박막 제조 시 압력은 $1{\times}10^{-1}\;{\sim}\;1{\times}10^{-4}\;Torr$ 범위에서 변화시켰다. $1{\times}10^{-1}\;Torr$ 압력을 제외하고는 모든 압력에서 BLT 박막이 증착되었다. 중착된 박막을 $650\;{\sim}\;800^{\circ}C$에서 30분간 열처리를 실시하고 전기적 특성을 평가한 결과, $1{\times}10^{-2}\;Torr$에서 증착한 박막에서 양호한 P-V (polarization-voltage) 이력곡선을 얻을 수 있었고, 이때의 잔류분극 (2Pr) 값은 약 $6\;{\mu}C/cm^2$ 이었다. 주사전자현미경 (SEM)을 이용하여 BLT 박막 표면의 미세구조도 관찰하였는데, 스핀코팅 법으로 증착한 경우에 관찰되었던 조대화된 입자들은 관찰되지 않았고, 상당히 양호한 입자 크기 균일도를 나타내었다.

• 한국결정학회지
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• 제20권1호
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• pp.9-14
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• 2009

직충돌 이온산란 분광법(ICISS: Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy)을 이용한 고체표면 해석의 마지막 개설로서 금속 표면에 대한 연구를 소개하기로 한다. 금속은 도체이기 때문에 전하 축적을 방지하려는 별도의 장치가 필요 없다. 또한 결정구조가 간단하여 금속재료 자체보다는 표면의 흡착구조 및 반응, 박막 구조 등과 같은 분야에서 ISS를 이용하고 있다. 세라믹이나 반도체와 구별되는 응용 분야로서는 첫째 금속의 높은 표면 반응성을 이용하는 촉매와 같은 분야에 있어서 표면에서 일어나는 반응을 추적하기 위한 수단으로 사용된다. 둘째 표면 용융 현상을 표면 원자의 위치 결정을 통하여 연구할 수 있다. 마지막으로 자성재료의 표면 자성 특성을 스핀분극 ISS를 이용하여 접근할 수 있다. 이상과 같은 금속 표면물성 분야에 대하여 ICISS를 적용한 연구 사례를 소개하고자 한다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2005년도 추계 학술대회
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• pp.68-72
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• 2005

본 논문에서는 $Bi_{3}Ti_{4}O_{12}$에 Nd를 치환했을 때 향상되는 강유전체 특성을 sol-gel 방법을 이용하여 분석하였다. 이를 위해 $10\;wt\%$의 $12\%$과량의 Bi가 첨가된 $Bi_{3.15}Nd_{0.85}Ti_{13}O_{12}$ sol-gel 용액을 제작하였다. BNT 박막은 $Pt/TiO_2/SiO_2/Si$ 기판 위에 스핀 코팅 방법을 이용하여 증착하였으며, 최종 증착된 박막의 조성은 Rutherford backscattering spectroscopy 분석을 이용하여 $Bi_{3.15}Nd_{0.85}Ti_{13}O_{12}$임을 확인하였다. 200 nm 두께의 BNT 박막은 XRD 분석을 통해 (117)방향에서 강한 피크가 나오며, (001) 방향에서 Nd 치환에 따른 효과로 억제된 피크가 나오는 것을 확인하였다. Pt/BNT/Pt 구조를 이용하여 잔류분극을 측정한 결과 7 V에서 $48\;{\mu}\;C/cm^2$ 이 나왔다. 이것은 다른 강유전체 물질인 PZT, SBT, BLT보다 월등히 큰 값이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.257-257
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• 2007

고밀도 FeRAM (Ferroe!ectric Random Access Memory) 소자를 개발하기 위해서는 강유전체 물질을 이용한 안정적인 스텍형의 커패시터 개발이 필수적이다. 특히 $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 강유전체 물질을 이용하는 경우에는 낮은 열처리 온도에서도 균질하고 높은 값의 잔류 분극 값을 확보하는 것이 가장 중요한 과제 중의 하나이다. 불행히도, BLT 물질은 a-축으로는 약 $50\;{\mu}C/cm^2$ 정도의 높은 잔류 분극 값을 갖지만, c-축 방향으로는 $4\;{\mu}C/cm^2$ 정도의 낮은 잔류 분극 값을 나타내는 동의 강한 비등방성 특성을 보인다. 따라서 BLT 박막에서 각각 입자들의 크기 및 결정 방향성을 세밀하게 제어하는 것은 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 16 Mb의 1T/1C (1-transistor/1-capacitor) 형의 FeRAM 소자를 BLT 박막을 적용하여 제작하였다. 솔-젤 (sol-gel) 용액을 이용하여 스핀코팅법으로 BLT 박막을 증착하고, 후속 열처리 공정을 RTP (rapid thermal process) 공정을 이용하여 수행하였다. 커패시터의 하부 전극 및 상부 전극은 각각 Pt/IrOx/lr 및 Pt을 적용하였다. 반응성 이온 에칭 (RIE: reactive ion etching) 공정을 이용하여 커패시터를 형성시킨 후, 32k-array (unit capacitor: $0.68\;{\mu}m$) 패턴에서 측정한 스위칭 분극 (dP=P*-P^) 값은 약 $16\;{\mu}C/cm^2$ 정도이고, 웨이퍼 내에서의 균일도도 2.8% 정도로 매우 우수한 특성을 보였다. 그러나 단위 셀들의 특성을 평가하기 위하여 bit-line의 전압을 측정한 결과, 약 10% 정도의 커패시터에서 불량이 발생하였다. 그리고 이러한 불량 젤들은 매우 불규칙적으로 분포함을 확인할 수 있었다. 이러한 불량 원인을 파악하기 위하여 양호한 젤과 불량이 발생한 셀에서의 BLT 박막의 미세구조를 분석하였다. 양호한 셀의 BLT 박막 입자들은 불량한 셀에 비하여 작고 비교적 균일한 크기를 갖고 있었다. 이에 비하여 불량한 셀에서의 BLT 박막에는 과대 성장한 입자들이 존재하고 이에 따라서 입자 크기가 매우 불균질한 것으로 확인되었다. 또 이러한 과대 성장한 입자들은 거의 모두 c-축 배향성을 나타내었다. 이상의 실험 결과들로부터, BLT 박막을 이용하여 제작한 FeRAM 소자에서 발생하는 불규칙한 셀 불량의 주된 원인은 c-축 배향성을 갖는 과대 성장한 입자의 생성임을 알 수 있었다. 즉 BLT 박막을 이용하여 FeRAM 소자를 제작하는 경우, 균일한 크기의 입자 및 c-축 배향성의 입자 억제가 매우 중요한 기술적 요소임을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제21권4호
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• pp.127-131
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• 2011

암염구조를 가진 SiTe에서 일부 Si를 Cr로 치환한 화합물에 대한 전자구조와 자성을 교환상관퍼텔셜에 일반기울기 근사를 쓴 full potential linearized augmented plane wave 에너지 띠 계산방법을 이용하여 연구하였다. Si 대신 25 %의 Cr을 치환한 $CrSi_3Te_4$ 및 50 %를 치환한 $CrSiTe_2$를 고려하였다. 총에너지 계산으로 $CrSi_3Te_4$는 11.64 a.u, $CrSiTe_2$는 a = 7.89 a.u., c = 11.13 a.u.의 평형격자상수를 가짐을 알았다. $CrSiTe_2$는 단위부피당 정수인 $4{\mu}_B$의 자기모멘트를 가지는 반쪽금속성을 나타냈으며, $CrSi_3Te_4$는 단위부피당 자기모멘트가 $4{\mu}_B$보다 미세하게 컸다. 두 화합물 모두에서 치환되어 들어간 Cr은 $3.6{\mu}_B$ 정도의 자기모멘트를 가졌으며, Si나 Te는 약하게 자기화되었다. 계산된 스핀분극 상태밀도를 이용하여 이 두 화합물의 자성을 논의하였다.