• 제목/요약/키워드: spin-structure

검색결과 727건 처리시간 0.024초

In Situ Spectroscopy in Condensed Matter Physics

  • Noh, Tae Won
    • 한국진공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
    • /
    • pp.92-92
    • /
    • 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.

  • PDF

α-Fe2O3 나노 입자에서 Spin-Flop에 관한 연구 (Spin-Flop of α-Fe2O3 Nano Particles)

  • 서정철;박철진;최정완
    • 한국자기학회지
    • /
    • 제14권5호
    • /
    • pp.169-173
    • /
    • 2004
  • $\alpha$-F $e_2$ $O_3$, 나노 입자를 균일한 크기로 제조하여 Morin 전이 온도( $T_{M}$)를 전 후로 스핀의 변화에 관하여 연구하였다. X-선 회절 분석과 입도분포 측정을 통하여 입자는 80nm정도의 매우 군일한 크기 분포를 하고 있음을 확인하였다. Mossbauer 분광기를 통하여 4.2K에서부터 실내온도까지 여러 온도 범위에 걸쳐 측정한 결과 입자의 크기에 따라 $T_{M}$온도가 변화되었고 스핀의 상태 역시 달라졌다. $T_{M}$$b_{ulk}$상태에서 265 K의 값을 가지고 있으나 입자의 크기가 작아질수록 낮아지고, 임계 크기 이하에서는 전이가 전혀 일어나지 않는다. 80nm크기의 입자에서, 스핀의 방향은 $T_{M}$ 이상의 온도에서는 정상적으로 hexagonal구조의 c축에 90$^{\circ}$ 이루고 있으나 $T_{M}$ 이하의 온도에서는 c 축에 나란하지 않고 일정한 각(28$^{\circ}$~29$^{\circ}$)을 유지하는데, 이 방향은 rhombohedral구조의 [110]에 해당하는 것으로 지금까지 알려진 0$^{\circ}$와 90$^{\circ}$사이의 스핀 전이와는 다른 모습을 보여주고 있다.

강유전체 박막 형성방법에 따른 용액 공정 기반 강유전체 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성 의존성 (Dependence of Ferroelectric Film Formation Method on Electrical Characteristics in Solution-processed Ferroelectric Field Effect Transistor)

  • 김우영;배진혁
    • 전자공학회논문지
    • /
    • 제50권7호
    • /
    • pp.102-108
    • /
    • 2013
  • 용액 공정 기반으로 유기 전자소자를 제작할 시, 회전 도포 방법을 이용하는데 이 방법의 단점 중의 하나는 후속 회전 도포할 때 용액 속의 용매에 의해 이미 제작된 유기 박막을 물리적 또는 화학적인 손상을 입힐 수 있다는 것이다. 이러한 문제들로 인해 후속적인 박막 제조에 사용될 수 있는 용매의 종류는 매우 제한적일 수 밖에 없다. 본 논문에서는 기존에 알려진 용매들의 적절한 조합으로 인해 다층 박막 제작이 가능함을 보이고, 이를 이용하여 용액 공정 기반 유기 트랜지스터를 제작하여 성능의 향상을 보일 것이다. 트랜지스터의 구조는 하부 게이트 하부 접촉 (bottom gate, bottom contact) 구조로 제작되었고 게이트 절연체는 강유전체 고분자로 제작되었는데 한 번의 회전 도포 방법과 두 번의 회전 도포 방법으로 동일 두께를 형성하여 두 트랜지스터를 제작, 드레인 전압에 따른 소스-드레인 전류를 비교하였다. 그 결과 소스-게이트 누설 전류 감소 효과가 있었고, ON 상태에서의 소스-드레인 전류의 상승효과도 관찰되었다. 전류-전압 그래프로부터 계산된 이동도는 약 2.7배 증가되었다. 그러므로 용액 공정 기반 전계효과 트랜지스터를 제작할 시, 게이트 절연체를 다층 구조로 제작하면 성능 향상에 이점이 많다는 것을 알 수 있었다.

스핀 밸브 Ta 하지층의 질소함유량 변화와 열처리 온도에 따른 자기적 특성 (Magnetic Properties of Spin Valve Ta Underlayer Depending on N2 Concentration and Annealing Temperature)

  • 최연봉;김지원;조순철;이창우
    • 한국자기학회지
    • /
    • 제15권4호
    • /
    • pp.226-230
    • /
    • 2005
  • 본 연구에서는 스핀밸브 구조에서 하지층으로 많이 사용되고 있는 Ta 층에 질소를 첨가하여 질소량에 따른 자기적 특성과 열처리 결과를 비교 검토하였다. 또한 하지층에 질소를 첨가하여 확산 방지막으로서 역할과 기판과 하지층과의 접착력을 측정하여 비교하였다. 사용된 스핀밸브는 Si($SiO_2$)/Ta(TaN)/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/FeMn/Ta 구조이다. Ta 박막에 비해 TaN 박막의 질소량이 증가할수록 증착률은 감소하였고, 비저항과 표면 거칠기는 증가하였다. 고온에서 열처리 후 측정한 XRD 결과를 보면 Si/Ta 박막에서는 규소화합물이 생성된 반면 Si/TaN 박막에서는 규소화합물을 발견할 수 없었다. 자기저항비(MR)와 교환결합자장($H_{ex}$)은 질소량이 4.0 sccm 이상에서는 감소하였다. 열처리 결과 자기저항비는 하지층이 Ta인 시편과 질소량이 4.0 sccm까지 혼합된 TaN 시편은 $200^{\circ}C$까지는 약 $0.5\%$ 정도 증가하다가 감소하였다. 기판과 하지층과의 접착력을 측정한 결과 Ta 박막보다 질소량이 8.0 sccm인 TaN 박막인 경우 약 2배 강한 접착력을 보였다. 본 연구 결과에 의하면 하지층 증착 시 아르곤 가스에 3.0 sccm 정도의 질소 가스를 혼합하여 사용하면 자기적 특성에 크게 영향을 주지 않으면서 확산 방지막, 접착력 향상등의 이점을 얻을 수 있으리라 사료된다.

MoN 하지층을 이용한 스핀밸브의 자기저항 특성 (Magnetoresistance Properties of Spin Valves Using MoN Underlayer)

  • 김지원;조순철;김상윤;고훈;이창우
    • 한국자기학회지
    • /
    • 제16권5호
    • /
    • pp.240-244
    • /
    • 2006
  • 본 연구에서는 하지층으로 사용한 Mo(MoN)의 두께 변화에 따른 스핀밸브 구조의 자기적 특성과 열처리 결과를 비교 검토하였다. 사용된 스핀밸브는 Si기판/$SiO_2/Mo(MoN)(t{\AA})/NiFe(21\;{\AA})/CoFe(28\;{\AA})/Cu(22\;{\AA})/CoFe(18\;{\AA})/IrMn(65\;{\AA})/Ta(25\;{\AA})$ 구조이다. 또한 본 연구에서는 MoN 하지층을 Si기판에 증착하여 열처리후 특성을 분석하였다. MoN 박막의 질소량이 증가(5 sccm까지)할수록 비저항은 증가하였다. $600^{\circ}C$에서 열처리 후 측정한 XRD 결과를 보면 Si/Mo(MoN) 박막에서 규소화합물을 발견할 수 없었다. MoN을 하지층으로 사용할 경우 $300^{\circ}C$에서 열처리 후 측정한 XPS 결과를 보면 질소 유입량이 5 sccm인 경우가 질소 유입량이 1 sccm인 경우보다 안정적임을 알았다. Mo(MoN) 하지층을 사용한 경우 하지층 두께 변화($45{\AA}$)에 따라 자기저항비와 교환결합력의 변화는 소폭이었다. Mo 하지층의 열처리 온도별 자기저항비는 열처리 전 상온에서 7.0%이었고, $220^{\circ}C$ 열처리 때 7.5%로 증가하였다. 이후 열처리 온도를 $300^{\circ}C$까지 증가 시키면 자기저항비는 7.5%에서 3.5%로 감소하였고, 질소유입량이 변화(5 sccm까지)하여도 유사한 경향을 보였다.

스핀-궤도 각운동량 상호작용의 구조 최적화에 대한 효과: 비스무스 텔루라이드의 제일원리 계산의 경우 (Spin-orbit Coupling Effect on the Structural Optimization: Bismuth Telluride in First-principles)

  • ;김미영
    • 한국자기학회지
    • /
    • 제23권1호
    • /
    • pp.1-6
    • /
    • 2013
  • 스핀 궤도 각운동량의 상호작용은 저차원계 자성물질에서 나타나는 여러 가지 특이한 현상들의 물리적 원인을 제공하는 것으로 알려져 있다. 최근 들어 자성 도핑을 이용한 열전 물질의 합금에 대한 관심이 높아지면서, 열전 및 위상 절연체(Topological Insulator) 등의 물리적 성질 결정에 중요한 역할을 하는 페르미 에너지 준위 부근에서의 전자구조에 대한 스핀 궤도 각운동량의 효과 연구가 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 가장 일반적인 열전 호스트 물질인 비스무스 텔루라이드의 격자 상수 및 부피 팽창률에 대한 스핀 궤도 각운동량 상호작용의 효과를 연구하기 위하여 모든 전자(all-electron) FLAPW(full-potential linearized augmented plane wave) 방법을 이용하여 전자구조 계산을 수행하였다. 국소밀도 근사법 및 일반 기울기 보정법의 서로 다른 교환상호작용 퍼텐셜을 채용하고, 수평격자 및 수직격자를 분리하여 변화시키는 구조최적화 계산을 통하여, 스핀-궤도 각운동량 상호작용의 효과가 격자상수 평형 값을 약하게 증가시키는 반면, 부피탄성률을 크게 감소시키는 영향을 주며, 그 효과는 구조적 이방성이 뚜렷한 비스무스 텔루라이드의 특성에 의하여 격자방향에 대한 의존성을 보인다는 것을 확인했다.

Effects of Chlorine Contents on Perovskite Solar Cell Structure Formed on CdS Electron Transport Layer Probed by Rutherford Backscattering

  • Sheikh, Md. Abdul Kuddus;Abdur, Rahim;Singh, Son;Kim, Jae-Hun;Min, Kyeong-Sik;Kim, Jiyoung;Lee, Jaegab
    • Electronic Materials Letters
    • /
    • 제14권6호
    • /
    • pp.700-711
    • /
    • 2018
  • CdS synthesized by the chemical bath method at $70^{\circ}C$, has been used as an electron transport layer in the planar structure of the perovskite solar cells. A two-step spin process produced a mixed halide perovskite of $CH_3NH_3PbI_{3-x}Cl_x$ and a mixture of $PbCl_2$ and $PbI_2$ was deposited on CdS, followed by a sub-sequential reaction with MAI ($CH_3NH_3I$). The added $PbCl_2$ to $PbI_2$ in the first spin-step affected the structure, orientation, and shape of lead halides, which varied depending on the content of Cl. A small amount of Cl enhanced the surface morphology and the preferred orientation of $PbI_2$, which led to large and uniform grains of perovskite thin films. In contrast, the high content of Cl produces a new phase PbICl in addition to $PbI_2$, which leads to the small and highly uniform grains of perovskites. An improved surface coverage of perovskite films with the large and uniform grains maximized the performance of perovskite solar cells at 0.1 molar ratio of $PbCl_2$ to $PbI_2$. The depth profiling of elements in both lead halide films and mixed halide perovskite films were measured by Rutherford backscattering spectroscopy, revealing the distribution of chlorine along with the thickness, and providing the basis for the mechanism for enhanced preferred orientation of lead halide and the microstructure of perovskites.

Relationship Between the Structure and the Superconductivity in LaFeAsO

  • Jung, Dongwoon;Cho, Sungwoo;Lee, In-Ja
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
    • /
    • 제34권3호
    • /
    • pp.912-916
    • /
    • 2013
  • The electronic structure of LaFeAsO was analyzed by tight-binding band calculation based upon the normal and shrunk lattices. A strong Fermi surface nesting was found in the normal LaFeAsO, while most of the nesting area was disappeared in the shrunk LaFeAsO. It was found, therefore, high pressure atmosphere is required to become a superconductor for LaFeAsO by suppressing the SDW (spin density wave) state through the disappearance of the Fermi surface nesting.

ITO 기판에 제작된 PLZT 박막의 소성온도에 따른 특성 (Annealing-temperature Dependent Characteristics of PLZT Thin Films on ITO Coated Glass)

  • 최형욱;장낙원;박창엽
    • 한국전기전자재료학회논문지
    • /
    • 제11권2호
    • /
    • pp.128-132
    • /
    • 1998
  • 2/65/35 PLZT stock solution prepared by Sol-Gel processing was spin-coated on ITO coated glass and annealed by RTA(Rapid Thermal Annealing). The crystal structure of films was reported based on the observation of crystallization process and microstructure of the film fabricated at different fabrication condition. Films were crystallized into rhombohedral structure by annealing at $750^{\circ}C$ for 5 min. As the annealing temperature increased, the size of rosette structure of the films was grown up from $2.4{\mu}m$ to $15{\mu}m$, dielectric constant was increased, coercive field was decreased 33.82 kV/cm, remnant polarization was increased to 39.84 ${\mu}C/cm^2$ and Optical transmittance was decreased.

  • PDF

Electronic Structure and Magnetism of CrP/SrBi Interface: A First Principles Study

  • Bialek, Beata;Lee, Jae-Il
    • Journal of Magnetics
    • /
    • 제12권3호
    • /
    • pp.93-96
    • /
    • 2007
  • We investigated the electronic structure and magnetic properties of zinc-blende CrP/SrBi interface by using the all-electron full-potential linearized augmented plane wave method within the generalized gradient approximation. It is found that the half-metallicity is destroyed when the two half-metals are in contact. Magnetic moments of the atoms forming the supercell differ considerably from the respective values obtained for the bulk structures of the two materials. Cr atoms being and not being in contact with Bi atoms have magnetic moment 3.43 and $2.69{\mu}_B$, respectively. Bi atoms lose their majority electrons which results in their negative polarization. Alkaline Sr atoms are very weakly negatively polarized. The spin distribution within the supercell is such that well separated regions of positive and negative polarization are seen, especially around the layer of P atoms being in contact with the layer of Sr atoms.