지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김태완
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2011
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
나노기술이 발달함에 따라 전자의 전하와 스핀을 제어하여 전자소자를 만들 수 있는 스핀트로닉스(Spintronics) 시대가 되어 HDD 재생헤드뿐만 아니라 자기메모리 소자 등 많은 곳에 연구가 이루어지고 있으며 특히 수직자기 이방성(Perpendicular Magnetic Anisotropy, PMA)을 가진 자성박막은 자기기록 미디어와 수직자기 소자응용, 자기센서 연구에 많이 사용되어지고 있다. 자기센서의 경우 스마트센서가 많이 개발되어 다양한 곳에 사용되고 있으며 홀 효과를 이용한 센서가 시장의 70%정도를 차지하고 있다. 그러나 현재 마그네틱 센서 및 홀 센서 시장의 성장세가 더뎌지고 있어 홀 센서의 발전을 위해서는 새로운 재료와 구조의 도입이 필요하게 되었다. 하지만, 대부분의 연구가 결정질 구조의 박막들에 대해서만 이루어졌기 때문에 본 연구에서는 비정질 박막을 이용하여 일반적인 자발 홀 효과 및 스핀 칼로리트로닉스(Spin Caloritronics) 분야의 한가지인 네른스트 효과 (Nernst Effect)를 통하여 비정질 자성박막을 이용한 홀 센서개발 등 소자로서의 응용 가능성을 제시하였다.
본 연구에 사용한 비정질 CoSiB 박막은 DC magnetron sputtering system을 이용하여 [CoSiB/Pt] 다층박막 및 [CoSiB/Pt/CoSiB] 박막을 제작하였다. 비정질 CoSiB 단일 박막은 좋은 연자성 특성을 보이며 350℃까지도 비정질상을 유지한다. 이런 특성을 가진 CoSiB에 Pt을 추가하여 만든 [CoSiB 6Å/Pt 14Å] 다층박막은 강한 수직자기 이방성을 띄며, 일반적으로 큰 홀 각(Hall angle)을 갖는다고 알려진 희토류-천이금속(~3%)에 비해 약 2배 정도 큰(~8%) 홀 각을 갖는다.
[CoSiB/Pt] 다층박막의 경우, 큰 홀 효과를 가지므로 홀 효과와 유사성을 가지며 스핀트로닉스와 함께 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 스핀 칼로리트로닉스분야 중 하나인 네른스트 효과도 측정 가능할 것이다. 패턴 된 홀 바(Hall bar) 한쪽에 있는 텅스텐 히터에 전류를 가하여주면 온도구배가 생기며, 네른스트 전압을 구하여 보면 홀 바를 통하여 전류가 전달되는 홀 효과와는 달리 열이 전달, 열 흐름에 따라 영향을 받는 것을 확인 할 수 있다. 또한 CoSiB/Pt/CoSiB 구조를 갖는 박막을 Pt의 두께를 변화 시키며 제작하여 홀 효과를 측정하면 Pt의 두께가 22~27Å에서 간접 교환 결합(indirect exchange coupling)이 발생한다. 이를 통하여 수직자화가 계면상의 스트레스 에너지로 인해 발생되는 것뿐만 아니라 간접 교환 결합에 의해서도 발생될 수 있다고 제안 할 수 있게 되었다.
본 연구에서 제안한 비정질 CoSiB 박막을 이용하여 자발 홀 센서를 제작한다면 박막의 수직자화를 이용하기 때문에 기존의 센서에 비해 크기의 의존성을 갖지 않으며 CoSiB이 350℃까지 열적안정성을 가지므로 높은 온도에서도 구동 가능한 센서를 제작할 수 있다. 그러므로 스마트폰이나 고급자동차, 환경 등 다양한 분야에서 위치센서, 근접센서로의 활용도 가능할 것이다.
본 연구에 사용한 비정질 CoSiB 박막은 DC magnetron sputtering system을 이용하여 [CoSiB/Pt] 다층박막 및 [CoSiB/Pt/CoSiB] 박막을 제작하였다. 비정질 CoSiB 단일 박막은 좋은 연자성 특성을 보이며 350℃까지도 비정질상을 유지한다. 이런 특성을 가진 CoSiB에 Pt을 추가하여 만든 [CoSiB 6Å/Pt 14Å] 다층박막은 강한 수직자기 이방성을 띄며, 일반적으로 큰 홀 각(Hall angle)을 갖는다고 알려진 희토류-천이금속(~3%)에 비해 약 2배 정도 큰(~8%) 홀 각을 갖는다.
[CoSiB/Pt] 다층박막의 경우, 큰 홀 효과를 가지므로 홀 효과와 유사성을 가지며 스핀트로닉스와 함께 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 스핀 칼로리트로닉스분야 중 하나인 네른스트 효과도 측정 가능할 것이다. 패턴 된 홀 바(Hall bar) 한쪽에 있는 텅스텐 히터에 전류를 가하여주면 온도구배가 생기며, 네른스트 전압을 구하여 보면 홀 바를 통하여 전류가 전달되는 홀 효과와는 달리 열이 전달, 열 흐름에 따라 영향을 받는 것을 확인 할 수 있다. 또한 CoSiB/Pt/CoSiB 구조를 갖는 박막을 Pt의 두께를 변화 시키며 제작하여 홀 효과를 측정하면 Pt의 두께가 22~27Å에서 간접 교환 결합(indirect exchange coupling)이 발생한다. 이를 통하여 수직자화가 계면상의 스트레스 에너지로 인해 발생되는 것뿐만 아니라 간접 교환 결합에 의해서도 발생될 수 있다고 제안 할 수 있게 되었다.
본 연구에서 제안한 비정질 CoSiB 박막을 이용하여 자발 홀 센서를 제작한다면 박막의 수직자화를 이용하기 때문에 기존의 센서에 비해 크기의 의존성을 갖지 않으며 CoSiB이 350℃까지 열적안정성을 가지므로 높은 온도에서도 구동 가능한 센서를 제작할 수 있다. 그러므로 스마트폰이나 고급자동차, 환경 등 다양한 분야에서 위치센서, 근접센서로의 활용도 가능할 것이다.
목차
제 1 장 서론 1제 1 절 연구개요 11. 연구배경 및 필요성 12. 연구목적 4제 2 절 이론적 배경 71. 스퍼터링 7가. DC 마그네트론 스퍼터링 8나. RF 마그네트론 스퍼터링 82. 비정질 재료의 특성 10가. Co가 포함된 박막의 특성 10나. 비정질 CoSiB 박막의 트성 113. 수직 자기이방성 134. 간접 교환 결합 14가. 스핀밸브 14나. RKKY interaction 145. 홀 효과 18가. Ordinary Hall Effect 18나. Spontaneous Hall Effect 221) Spin-orbit interaction 232) Skew scattering and Side jump 236. 스핀 칼로리트로닉스 267. 네른스트 효과 27제 2 장 본론 28제 1 절 [CoSiB/Pt] 다층박막의 홀 효과 281. 실험방법 28가. 박막 증착 및 패터닝 공정 28나. 홀 효과 측정 332. 결과 및 고찰 36제 2 절 [CoSiB/Pt] 다층박막의 네른스트 효과 561. 실험방법 56가. 박막 증착 및 패터닝 공정 56나. 홀 효과 및 네른스트 효과 측정 582. 결과 및 고찰 60제 3 절 CoSiB/Pt/CoSiB 박막의 자기전도 현상 651. 실험방법 65가. 박막 증착 65나. 홀 효과 측정 652. 결과 및 고찰 67제 3 장 결론 79제 4 장 참고문헌 81Abstract 85
최근 본 자료
댓글(0)
0