• 한국자기학회지
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• 제15권3호
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• pp.167-171
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• 2005

다결정질 $La_{1/3}Sr_{2/3}FeO_{2.96}$의 전하불균형(charge disproportionation, CD) 전이현상과 그 전이온도를 전후로 한 자기적 상호작용의 변화양상을 X-선 회절, $M\ddot{o}ssbauer$ 분광계, 그리고 SQUID 자기력계를 이용하여 연구하였다. X선 분석결과, 시료의 결정구조는 공간군 R/3c인 rhombohedral 구조이며, 격자상수는 $a_{R}=5.4874\;\AA,\;a_R=60.07^{\circ}$이었다. $M\ddot{o}ssbauer$ 스펙트럼은 4.2 K에서부터 실온까지의 범위에서 취하였다 분석결과 저온에서는 각각 $Fe^{3+}$와 $Fe^{5+}$에 기인하는 두개의 6-선 스펙트럼이 중첩되어 나타났으며 Fe 이온의 원자가가 두개의 상이한 전하 상태로 분리된 반강자성 혼합원자가 상태임을 알 수 있었다. 반면 고온에서는 $Fe^{3.6+}$에 기인하는 단일 흡수선이 관측되어 상자성의 평균원자가 상태임을 알 수 있었다. 175K부터 200K의 온도 범위에서는 이 두 상태가 혼재되어 나타났으며 이 온도 범위에서 CD전이가 발생함을 알 수 있었다. CD전이의 근원은 열적으로 발생한 전하의 도약현상으로 설명할 수 있었다. 측정된 자기이력곡선의 분석 결과, 자성원자 사이에는 강한 반강자성 상호작용이 존재하며, 온도가 CD 전이온도를 넘어 상승하면서 $Fe^{3+}-Fe^{5+}$간의 상호작용이 한층 더 강한 상호작용으로 대치됨을 알 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제15권2호
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• pp.81-84
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• 2005

다결정성 $La_{1/3}Sr_{2/3}FeO_{2.96}$에서의 전하불균형(charge disproportionation, CD) 전이의 근원에 대해 x선 회절법과 외부장 $M\ddot{o}ssbauer$ 분광법을 이용하여 알아보았다. 전이온도 이상에서 외부 자기장에 의한 효과를 알아보기 위해 시료의 온도를 225K로 유지한 상태에서 6 T이하의 외부 자기장을 감마선의 진행방향에 대해 각각 수직과 수평으로 걸어주었다. 외부장이 없을 경우 평균원자가 $Fe^{3.6+}$에 기인하는 상자성 단일 흡수선이 나타났다. 자기장이 감마선의 방향과 평행할 경우, 면적비가 3:0:1:1:0:3인 자기적 Zeeman 스펙트럼이 중앙의 단일선(singlet)에 중첩되어 나타났다. 하지만 자기장이 감마선의 방향에 수직일 경우엔 중앙의 단일선은 사라지고 면적비 3:4:1:1:4:3인 6-선 스펙트럼만 나타나서 큰 이방성을 보였다. 외부장 하에서 단일 흡수선의 존재는 Fe 이온간의 전자의 재빠른 도약 현상으로 설명하였다. 외부장 하에서도 단일흡수선이 존재해, 자기장이 전자의 도약에 의한 전도메커니즘에 큰 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다.

• Current Applied Physics
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• 제18권12호
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• pp.1577-1582
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• 2018

While controlling the cation contents in perovskite rare-earth nickelate thin films, a metal-to-insulator phase transition is reported. Systematic control of cation stoichiometry has been achieved by manipulating the irradiation of excimer laser in pulsed laser deposition. Two rare-earth nickelate bilayer thin-film heterostructures with the controlled cation stoichiometry (i.e. stoichiometric and Ni-excessive) have been fabricated. It is found that the Ni-excessive nickelate film is structurally less dense than the stoichiometric film, albeit both of them are epitaxial and coherent with respect to the underlying substrate. More interestingly, as a temperature decreases, a metal-to-insulator transition is only observed in the Ni-excessive nickelate films, which can be associated with the enhanced disproportionation of the Ni charge valence. Based on our theoretical results, possible origins (e.g. anti-site defects) of the low-temperature insulating state are discussed with the need of future work for deeper understanding. Our work can be utilized to realize unusual physical phenomena (e.g. metal-to-insulator phase transitions) in complex oxide films by manipulating the chemical stoichiometry in pulsed laser deposition.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.92-92
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• 2014

Recently, many state-of-art spectroscopy techniques are used to unravel the mysteries of condensed matters. And numerous heterostructures have provided a new avenue to search for new emergent phenomena. Especially, near the interface, various forms of symmetry-breaking can appear, which induces many novel phenomena. Although these intriguing phenomena can be emerged at the interface, by using conventional measurement techniques, the experimental investigations have been limited due to the buried nature of interface. One of the ways to overcome this limitation is in situ investigation of the layer-by-layer evolution of the electronic structure with increasing of the thickness. Namely, with very thin layer, we can measure the electronic structure strongly affected by the interface effect, but with thick layer, the bulk property becomes strong. Angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) is powerful tool to directly obtain electronic structure, and it is very surface sensitive. Thus, the layer-by-layer evolution of the electronic structure in oxide heterostructure can be investigated by using in situ ARPES. LaNiO3 (LNO) heterostructures have recently attracted much attention due to theoretical predictions for many intriguing quantum phenomena. The theories suggest that, by tuning external parameters such as misfit strain and dimensionality in LNO heterostructure, the latent orders, which is absent in bulk, including charge disproportionation, spin-density-wave order and Mott insulator, could be emerged in LNO heterostructure. Here, we performed in situ ARPES studies on LNO films with varying the misfit strain and thickness. (1) By using LaAlO3 (-1.3%), NdGaO3 (+0.3%), and SrTiO3 (+1.7%) substrates, we could obtain LNO films under compressive strain, nearly strain-free, and tensile strain, respectively. As strain state changes from compressive to tensile, the Ni eg bands are rearranged and cross the Fermi level, which induces a change of Fermi surface (FS) topology. Additionally, two different FS superstructures are observed depending on strain states, which are attributed to signatures of latent charge and spin orderings in LNO films. (2) We also deposited LNO ultrathin films under tensile strain with thickness between 1 and 10 unit-cells. We found that the Fermi surface nesting effect becomes strong in two-dimensions and significantly enhances spin-density-wave order. The further details are discussed more in presentation. This work was collaborated with Hyang Keun Yoo, Seung Ill Hyun, Eli Rotenberg, Ji Hoon Shim, Young Jun Chang and Hyeong-Do Kim.