• 한국자기학회지
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• 제16권4호
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• pp.206-210
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• 2006

산소결핍(oxygen vacancy) 들이 존재하는 아나타시(anatase) 및 루타일(rutile) 구조의 $TiO_{2-{\delta}}$ 박막들에서 강자성 현상이 상온에서 관측되었다. 시료들에 대한 XPS 측정 결과 $Ti^{3+}$ 이온의 존재가 관측되었으며 산소결핍에 의한 전하 불균형을 상쇄시키기 위하여 생성되는 것으로 해석된다. $TiO_{2-{\delta}}$ 박막에서 나타나는 상온 강자성은 $Ti^{3+}$ 이온들이 가지는 $d^1$ 스핀들의 정렬에 의한 것으로 해석 되어진다. 이와 같은 강자성 스핀 정렬은 산소결핍 자리에 속박된 전자를 중심으로 형성되는 자기 폴라론(magneticpolaron)에 의하여 나타날 수 있다.

• 한국자기학회지
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• 제16권3호
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• pp.168-172
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• 2006

졸-겔(sol-gel) 방법을 이용하여 제작된 산소결핍(oxygen vacancy)들을 내포하는 Ni 도핑된 루타일(rutile) 구조의 $TiO_{2-{\delta}}$ 박막들에 대하여 그 자기적 성질 및 관련된 전자구조적 성질에 대하여 조사분석 하였다. $TiO_{2-{\delta}}$:Ni 박막들에서 상온 강자성이 관측되었으며 Ni 도핑량이 증가할수록 포화 자화량($M_s$)이 점차 감소하여 6 at% 이상에서 일정한 값으로 유지되었다. 이와 같은 Ni 도핑량 6 at% 이하에서의 강자성 현상은 산소결핍 자리에 속박된 전자를 매개로 그 주위에 존재하는 불순물 이온들의 자기 능률들이 강자성 정렬을 이루게 되는 자기 폴라론(magnetic polaron)의 형성에 의한 것으로 해석된다. 소량의 Ni 도핑 시 각 이온당 최대 $3.7{\mu}_B/Ni$의 큰 $M_s$ 값이 나타났으며 6 at% 이상에서의 일정한 $M_s$ 값은 Ni cluster 형성에 의한 것으로 해석된다. 이와 같은 Ni cluster의 존재는 시료들에 대한 Hall 측정 결과 나타난 Ni 도핑량 증가에 따르는 p-n 전도성 전이를 설명하여 줄 수 있다.