• 한국자기학회지
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• 제21권3호
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• pp.88-92
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• 2011

Pulsed Laser Deposition 방법을 사용하여 $Zn_{0.4}Fe_{2.6}O_4$ 박막을 증착하였으며 이의 결정성 및 자기적 특성을 증착온도의 함수로 조사하였다. 증착온도가 $300^{\circ}C$었을 경우 박막은 코런돔(corundom) ${\alpha}-$Fe_2O_3$ 또는 워자이트(wurzite) ZnO 구조를 지니고 있었으나 증착온도가 $500^{\circ}C$로 증가되었을 경우에는 $Zn_{0.4}Fe_{2.6}O_4(111)/Al_2O_3(0001)$의 결정 방향을 지닌 매우 안정된 역스피넬(inverse spinel) 성장이 이루어졌으며 또한 표면의 거칠기도 증착온도가 $300^{\circ}C$ 일 때 보다 더 평평하여졌다. 이러한 역스피넬 $Zn_{0.4}Fe_{2.6_O_4$ 박막에서는 X-선 산란 분석 결과 ${\alpha}-$Fe_2O_3$, ZnO에 해당하는 픽들은 전혀 관측되지 않았으며 이러한 사실들은 Zn가 증착온도를 높여줌에 따라 역스피넬의 사면체 자리에 치환되었음을 의미한다. M-H 곡선의 측정 결과 증착온도 $300^{\circ}C$ 박막은 자성 특성이 거의 관측되지 않은 반면 $500^{\circ}C$ 박막의 경우에는 매우 뚜렷한 강자성 특성을 확인할 수 있었으며 벌크보다 작은 포화자화 값은 팔면체 자리의 Fe 스핀들의 삐뚤림(canting)에 의한 것으로 이해된다.

• 한국자기학회지
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• 제17권2호
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• pp.51-54
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• 2007

역스피넬 산화물 $Fe_3O_4$에 Cr을 치환하여 얻어지는 $Cr_xFe_{3-x}O_4$ 박막 시료들을 졸-겔 스핀코팅 방법을 이용하여 제작하고 그 구조적, 전자기적 특성들에 대한 측정 및 분석을 수행하였다. X선 회절 측정 결과, Cr 성분비가 증가함에 따라 격자상수가 소폭 감소하는 것이 관측되었다. 이는 Fe 이온에 비해 이온반경이 상대적으로 작은 Cr 이온이 +3의 이온수를 가지고 8면체 자리를 치환하는 것으로 설명 가능하다. 시료들에 대한 진동시료자화를 측정한 결과, Cr 성분비 증가에 따라 포화자화량이 $Fe_3O_4$에 비하여 점차적으로 감소하였는데, 이는 8면체 자리의 $Fe^{3+}(d^5)$와 $Cr^{3+}(d^3)$ 나타내는 스핀 자기능률 값의 비교를 통하여 설명 가능하다. 또한, 자기저항 효과도 Cr 성분비 증가에 따라 포화자화량과 유사한 추세로 감소하였다. $Cr_xFe_{3-x}O_4$ 박막 시료들의 보자력은 Cr 성분비 증가에 따라 증가함을 보였는데, 이는 $Cr^{3+}$ 이온의 8면체 자리 치환에 따른 자기 이방성의 증가에 기인하는 것으로 해석된다.

• 한국자기학회지
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• 제16권1호
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• pp.18-22
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• 2006

바나듐(V)도핑이 $Fe_3O_4$의 자기적 성질에 미치는 영향을 조사하기 위하여 졸-겔 방법을 이용하여 $V_xFe_{3-x}O_4$ 박막들을 제작하고, x-ray diffraction(XRD), x-ray photoelectron spectroscopy(XPS), conversion electron Mossbauer spectroscopy(CEMS), vibrating sample magnetometry(VSM) 등을 이용하여 그 구조적, 자기적 특성들을 측정 및 분석하였다. XRD 측정 결과에 따르면 $V_xFe_{3-x}O_4$ x=1.0까지 입방(cubic)구조를 유지하며, 그 격자 상수는 거의 변화하지 않았다. 바나듐의 2p 및 철의 2p 준위들에 대한 XPS 측정 및 분석 결과, 바나듐은 화합물 내에서 주로 +3가의 상태로 존재하며, 성분비 x가 증가함에 따라 +2가 이온의 농도가 증가함이 나타났다. CEMS측정 결과 $V^{3+}$이온들은 사면체 $Fe^{3+}$자리를 주로 치환하며, $Fe^{2+}$이온들은 팔면체 $Fe^{2+}$자리를 치환하는 것으로 나타났다. 박막들에 대한 상온에서의 VSM측정 결과, 바나듐을 작은 양 도핑 할 경우(x=0.14) $V_xFe_{3-x}O_4$의 포화자화량(saturation magnetization)은 $Fe_3O_4$ 비하여 증가함이 나타났으며, 다량 도핑 할 경우$(x\geq0.5) Fe_3O_4$에 비하여 점차적으로 감소함이 나타났다. $V_xFe_{3-x}O_4$의 보자력(coercivity)은 x의 증가에 따라 증가함이 나타났는데, $V^{2+}(d^3)$ 이온의 팔면체 자리 치환에 의한 비등방성의 증가에 기인하는 것으로 해석된다.

• 새물리
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• 제68권12호
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• pp.1302-1307
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• 2018

마그네타이트 분말에 대해 Verwey 전이 전후에서의 구조적, 전기적 및 자기적 성질을 고찰하였다. 마그네타이트 시료는 고온열분해법으로 합성한 나노입자를 $800^{\circ}C$, 진공을 뽑는 상태에서 1시간동안 열처리하여 얻었다. 시료의 형태학적, 결정학적 분석은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD)을 이용하였으며 시료진동형 자기력계(vibrating sample magnetometer, VSM)와 뫼스바우어 분광법, 비저항 측정 등을 통해 미시적/거시적 자성 및 전기적 특성을 각각 관찰하였다. Verwey 전이점에서 비저항과 자기모멘트의 불연속적 온도의존성을 관측하였으며 자기이방성상수가 $T_V$ 부근에서 약간 감소하는 것이 관찰되었다. 뫼스바우어 스펙트럼은 $T_V$ 전후에서 모두 사면체적 (A) 자리와 팔면체적 (B) 자리에 기인하는 2개의 6선 스펙트럼의 중첩으로 나타났으며 B자리에서 철 이온의 원자가에 따른 흡수선의 구분은 불가능하였다. $T_V$ 를 중심으로 하여 저온영역의 정상스피넬(normal spinel)에서 고온영역의 역스피넬(inverse spinel)의 배위교차(coordination crossover)가 발생하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.132-138
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• 2008

금속산화물의 열화학싸이클에 의한 수소생산 소재중 안정성이 우수하고 물분해 수소생산능이 비교적 우수한 $NiFe_2O_4$를 합성하여 열화학수소생산공정 적용시 최적화의 조건에 대하여 검토하였다. 합성한 $NiFe_2O_4$는 격자상수가 $8.34\;{\AA}$이었고, 뫼스바우어에 의해 구조는 Ni이 페라이트 구조인 $AB_2O$의 B위치에 주로 위치하는, A 및 B의 상대적 흡수강도가 57.9:42.1인 역스피넬구조를 보이고 있다. 이러한 구조의 $NiFe_2O_4$의 열적환원은 $610^{\circ}C$부터 시작하여 $1200^{\circ}C$에 이르는 동안 약 1.1 wt%의 무게감소가 관찰된다. 물에 의한 산화과정에서 수소가 발생하게 되는데, $1200^{\circ}C$이하의 환원온도에서 가능한 수소생산량은 약 $0.45\;cm^3/g{\codt}cycle$ 이었다. 산화 환원의 반복과정에서 $NiFe_2O_4$의 XRD에 의한 구조변화는 관찰되지 않아 매우 안정한 구조를 갖는다는 것을 보여주었다. 수소생산을 위한 무게당 싸이클당 수소생산양은 산화 환원과정의 온도범위가 가장 중요하였고 물의 접촉시간은 중요한 요소가 되지 않았다. 열적 환원과정에서 많은 양의 수소생산성능을 보이기 위해서는 $1200^{\circ}C$이상의 고온을 필요로 하는 것을 보여주었다.

• 한국자기학회지
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• 제26권6호
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• pp.190-195
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• 2016

본 연구에서는 분산제 및 산화제를 전혀 첨가하지 않은 채 고압 균질기를 사용하여 $Fe(OH)_2$ 현탁액으로부터 합성된 마그네타이트 나노입자의 자기 특성에 미치는 공정 압력의 영향을 체계적으로 조사하였다. 관측된 X-선 회절 패턴으로부터 모든 나노입자가 마그네타이트의 역스피넬 구조를 가진다는 것을 알 수 있었다. X-선 회절 및 투과전자현미경 분석 결과로부터 마그네타이트 나노입자의 평균 입자 크기는 고압 균질화 과정의 공정 압력에 의해 조절될 수 있는 것으로 드러났다. 평균 입자 크기는 21에서 26 nm에 이르며, 공정 압력이 증가함에 따라 감소하는 것으로 밝혀졌다. 시료진동형 자화율 측정기를 사용하여 상온에서 측정된 자기 이력 곡선으로부터 1500 bar의 공정 압력 조건에서 합성된 마그네타이트 나노분말이 초상자성 거동을 나타내는 것을확인할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권9호
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• pp.817-821
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• 2001

새로운 형광체로 역스피넬 구조를 갖는 $Mg_{2-x}MN_xSnO_4$ 조성을 선정하여 고상반응에 의하여 제조하였다. $Mg_2SnO_4:Mn$의 광발광 특성이 147nm 파장의 진공 자외선 여기하에 측정되었다. Mn의 첨가에 의하여 $Mg_2SnO_4$ 형광체는 500nm 파장에 발광 중심을 가지며 매우 높은 발광강도를 나타내었다. 이것은 스피넬 구조의 산소 사면체 배위에 위치하는 Mg 자리를 치환하여 들어가는 $Mn^{2+}$ 이온의 $^4T_1$ 상태로부터 $^6A_1$ 상태로의 에너지 전이에 의한 발광으로 해석되었다. 진공 자외선 여기하에 최대의 발광강도를 나타내는 Mn 활성제의 농도는 0.25mol%이었고, 잔광시간은 10ms 이하인 것으로 조사되었다.

• 한국자기학회지
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• 제17권1호
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• pp.30-33
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• 2007

[ $FeIn_2S_4$ ]를 제조하여 뫼스바우어 분광기, X-선 회절기, SQUID 자화율 측정기를 이용하여 결정학적 및 자기적 특성을 연구하였다. 결정구조는 역스피넬 구조로 In 이온은 각각 사면체 자리(A site)와 팔면체 자리(B site)에 동시에 존재하는데 비하여, Fe 이온은 팔면체 자리에만 존재하였다. Curie-Weiss 역자화율에 따른 유효자기모멘트는 $5.09{\mu}_B$였으며, 닐온도($N\'{e}el$ temperature)는 13 K였다. 이와 같이 낮은 닐온도는 팔면체 자리의 $Fe^{2+}(B)-S^2-Fe^{2+}(B)$의 초미세 상호작용이 약하기 때문인 것으로 설명되어진다. 전기사중극자 상호작용의 온도 의존성은 z-축에 따른 결정장 이론으로 설명되어진다.

• 한국자기학회지
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• 제16권1호
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• pp.23-27
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• 2006

역스피넬 산화물 $CoFe_2O_4$에서 Co를 Mn 또는 Cr클 치환하여 얻어지는 $Mn_xCo_{1-x}Fe_2O_4$ 및 $Cr_xCo_{1-x}Fe_2P_4$ 박막시료 들을 졸-겔 방법을 이용하여 제작하고 그 구조적, 자기적 특성들을 비교분석 하였다. X-ray diffraction 측정 결과, Mn 치환의 경우는 치환량의 증가에 따라 격자상수가 증가하였지만 Cr치환의 경우는 격자상수가 거의 변화하지 않음이 관측되었다. 이와 같은 결과는 Mn 치환의 경우 팔면체 자리의 Co이온과 같은 원자가 +2를 가지게 되는 것으로 설명 가능하며 Cr치환의 경우는 +3을 가지게 되어 같은 양의 $Fe^{3+}$이온들의 $Fe^{2+}$로의 환원이 발생하는 것으로 설명되어질 수 있다. $Cr_Co_{1-x}Fe_2O_4$박막들에 대한 Mossbauer 스펙트럼 측정 결과 사면체 자리에 $Fe^{2+}$이온의 존재가 관측되었으며 이는 $Cr^{3+}$이온의 팔면체 자리 치환에 의하여 야기되는 사면체 자리의 $Fe^{3+}{\rightarrow}Fe^{2+}$ 환원에 의한 것으로 해석된다. 반면에 $Mn_xCo_{1-x}Fe_2O_4$ 박막들에 대한 Mossbauer스펙트럼 측정 결과, $Fe^{2+}$ 이온의 존재는 관측되지 않았으며 Mn 치환량이 큰 경우 (>0.47)팔면체 자리의 $Fe^{3+}$이온들의 사면체 자리로의 이동이 관측되었다. 박막들에 대한 진동시료자화(vibrating sample magnetometry)측정 결과, Mn, Cr 치환의 경우 모두 $CoFe_2O_4$와 비교하여 포화자화량이 증가함이 나타났으며 치환에 관여한 이온들 간의 스핀 자기 능률 크기의 비교를 통하여 그 정성적인 설명이 가능하다.

• 한국진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.262-266
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• 2007

Mn 치환이 역스피넬 산화물 $Fe_3O_4$에 미치는 영향을 조사하기 위하여 졸겔 스핀코팅 방법을 이용하여 다결정 $Mn_xFe_{3-x}O_4$ 박막을 Si(100) 기판 위에 제작하고 그 구조적, 자기적, 자기저항특성들에 대한측정 및 분석을 수행하였다. X-선 회절 측정 결과, Mn 성분비가 증가함에 따라 x = 1.78까지 입방 구조를 유지하며, 그 격자상수는 증가함을 나타내었다. 이와 같은 격자상수 증가의 주된 원인으로 사면체 자리를 선호하는 $Mn^{2+}$ 이온이 이온반경이 상대적으로 작은 사면체 자리의 $Fe^{3+}$ 이온을 치환함에 의한 것으로 해석된다. 박막들에 대한 진동시료자화 측정 결과, Mn 성분비 증가에 따라 포화자화량은 큰 변화를 나타내지 않았는데, Mn과 Fe 이온들의 스핀 자기능률 값 비교를 통하여 그 정성적인 설명이 가능하다. 반면 Mn의 농도가 증가함에 따라 보자력은 감소하였는데, 이는 $Mn^{2+}$ 치환에 의한 $Fe^{2+}$ 이온 농도의 감소에 따르는 자기 이방성의 감소에 기인하는 것으로 해석된다. 자기저항 효과측정 결과, Mn 성분비 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 자화 의존도 변화와 비교분석 결과 다결정 $Mn_xFe_{3-x}O_4$ 박막 시료들에서 나타나는 자기저항은 스핀분극된 carrier의 grain boundary tunneling 및 spin-flip 현상에 의한 것으로 해석된다.