DC-스퍼터를 이용하여 기판온도를 실온과 20$0^{\circ}C$로 변화시켜 , 균일한 내부구조를 갖는 구조와 결정립내부에 미세한 자가정렬나노구조(SONS)를 갖는 Co-22%Cr 합금 박막을 각각 제조하고 이들의 미세구조와 도메인구조를 투과전자현미경(TEM)과 자기력현미경(MFM)을 이용하여 확인하였다. Co가 먼저 부식되도록 조치하고 관찰한 투과전자현미경 결과, 실온에서 제작된 박막의 경우에는 결정립 내부가 균일한 조성을 보인 반면, 기판온도가 20$0^{\circ}C$인 Co-22%Cr합금 박막은 결정립 내부에 SONS를 형성하여 판상의 미세 Co-과잉상을 가지는 특이한 미세구조를 가지는 것을 확인하였다. 자기력현미경에 의해 확인된 결과, SONS가 없는 시편(기판온도를 실온으로 유지한 경우)은 주기 5000 정도의 미로형 도메인(domains)이 생겼다. 미로형 도메인은 결정간의 교환에너지가 큰 경우 발생하는 구조로서 고밀도 자기기록이 불리할 것이 예상되었다. 이와 비교해서 SONS가 생성된 (기판온도를 20$0^{\circ}C$로 유지한 경우)시편은 주기 500 정도의 매우 미세한 구형 도메인을 보였다. 미세구형 도메인은 각 도메인간의 교환에너지가 작아 열적 변화에도 데이터가 안정하므로 고밀도 기록에 유리하다고 예상되었다.
다중 적층법을 이용하여 수평방향으로 자기정렬된 InGaAs/GaAs 양자점(quantum dot, QD)을 제작하고, 원자력간 현미경(AFM) 사진과 발광(PL) 스펙트럼을 이용하여 QD의 특성을 분석하였다. 적층주기가 증가함에 따라 정렬 QD의 길이가 길어지고, 임계 성장온도 이상에서는 QD 사이의 상호확 산에 의하여 양자선 형태로 변화함을 관측하였다. 성장 변수가 서로 다른 4개 시료의 비교 분석을 통하여, 수직으로 적층되면서 비등방성 정렬이 이루어지고, 수 ${\mu}m$ 이상 1차원적으로 정렬된 QD 사슬 모양 의 구조를 얻을 수 있었다. 또한 성장일시멈춤 과정을 통한 이주시간의 증가는 QD의 1차윈 정렬에 중요한 변수임을 알 수 있었다. 고온에서 덮개층을 형성한 QD 구조에서 관측된 발광 에너지의 청색변위 현상은 InGaAs QD로부터 In이 덮개층으로 확산되었기 때문으로 해석된다.
Cu 원자 4개를 포함한 cubane 구조의 분자자성체의 전기구조 및 자기적 성질을 제1원리의 범밀도함수법을 이용하여 계산하였다. 계산 된 결과, Cu 원자는 +2가를 가지며, 팔면체 배위자중 면내 짧은 4개의 배위산소원자로 인해 3d $x^2-y^2$ hole 궤도를 가지고 있었다. 스핀배열에 따른 총 에너지 계산에서 면내는 반강자성, 면간은 강자성 자기구조가 가장 안정되었다. 교환상호작용 J의 크기는 면내의 J가 훨씬 크고 반강자성 성질을 나타내었으며, 나머지 면간의 J값은 아주 작았다. 이러한 원인은 Cu $x^2-y^2$ hole 궤도정렬로 인하여 면내 강한 초교환상호작용의 결과이다.
조성이 Mn$_{x}$Zn$_{1-x}$ Fe$_{2}$O$_{4}$ 훼라이트(x=0.75, 0.52)를 pusher type 연속 전기로를 이용하여 질소 분위기하에서 1360 .deg. C 로 3시간 동안 소결하여 얻어냈다. 본 연구에서는 스피넬 구조인 Mn-Zn 훼라이트의 FMR(Ferrimagnetic Resonance) 스펙트럼 특징과 초기투자율과의 상관성을 조사하고자 EPR X-band 스펙 트로미터를 이용 9.50 GHz의 microwave frequency에서 FMR 실험을 수행하였다. FMR 공명흡수선은 주 자기공명 흡 수선외에 낮은 자기장에서 약한 subsidiary 공명흡수선을 나타내는데 온도변화에 따른 주 자기공명 흡수선과 sub- sidiary 공명흡수선(제2, 제3 공명흡수선)의 세기, 공명선폭, g값 등의 온도 의존성을 연구함으로써 제2 공명흡수 선이 나타나는 원인을 분석하였으며, 자기공명 흡수선의 g값, 자기공명선 세기, 그리고 공명선폭과 초기투자율의 상관성을 연구하였다. 실험 결과 주 자기공명 흡수선의 g값, 자기공명선 세기, 공명선폭은 초기투자율 값과 밀접 한 관련이 있음을 확인할 수 있었다.었다.
층상 페로브스카이트형 구조를 가진 망간 산화물의 전자구조를 이해하기 위하여 단일 층상을 가진 LaSrMnO4의 전자구조를 제1원리의 국소 밀도 범함수 이론을 근거로 사용하는 Full Potential Linearized Augmented Plane Wave(FLAPW)방법으로 구하였다. 또한 홀 농도 변환에 따른 자기구조의 변화의 이해를 위해 Mn4+의 Sr2MnO4의 전자구조 계산을 행하여 전자구조를 비교하였다. 총에너지 계산 결과, LaSrMnO4는 면내의 반강자성 구조가 강자성 구조보다 더 낮은 에너지를 가지고 있었다. 또한, Mn-O 팔면체의 c축으로의 야안-텔러 왜곡(Jahn-Teller distortion)에 의해 에너지 갭이 나타나며, 이에 따른 3z2-r2 궤도 정렬에 의해 2차원 면내의 반강자성 상태가 안정됨을 볼 수 있었다.
다공 소재는 큰 비표면적과 규칙적으로 정렬된 구조의 특성으로 인해 자성메모리 소자용 재료, 나노 와이어 제작용 템플릿, 마이크로 반응기, 메타물질용 소재 등으로 각광을 받고 있다. 자기조립 수직배열 다공구조 재료를 제작하는 방법으로 흔히 알루미늄의 양극산화 방법과 이원공정계의 상분리 방법이 등이 있다. 본 연구에서는 상변태를 비롯한 패턴형성과 계면 운동을 가장 정확하게 다루는 이론적 모델로 알려진 상장모델(Phase Field model)을 이용하여 이원공정계의 박막성장과정 동안의 자발적 상분리에 의한 수직배열 자기조립 다공구조 형성을 시뮬레이션 한다. 상장모델을 기초로 하여 상분리 메커니즘에 의해 발현된 미세조직을 해석하고 다양한 공정변수가 미세조직 발현에 미치는 영향에 대해 연구한다. 또한 상장모델을 통해 얻은 결과는 기존에 발표된 연구들의 결과와 비교를 통해 유효성을 입증한다.
Fe과 Mo이 교대로 정렬해 있는 이중 페로브스카이트 구조를 갖는 $A_{2-x}$FeMo $O_{6}$(A=Ca, Sr, Ba) 화합물들은 망간 산화물들에 비해 높은 $T_{c}$ (310-420K)의 준강자성 상태를 갖는다.$^{1.3}$ 이 화합물들은 F $e^{3+}$ (S=5/2) 와 M $o^{5+}$(S=1/2) 스핀들 사이의 커다란 반강자성 상호작용으로 이론적으로 4$\mu$$_{B}$/f.u.의 $M_{s}$ 값을 갖는다. A-site의 평균 이온 반경( $r_{A}$)이 증가함에 따라 이 화합물들의 결정구조는 Monoclinic(A=Ca)에서 Tetragonal(Sr)과 Cubic(Ba)으로 점진적으로 변화한다.$^3$(중략)(중략)략)략)
1차원 구조를 갖는 나노 와이어들은 나노 소자를 구현하기 위한 building-block으로 많은 과학자들의 주목을 받고 있고 또한 연구되고 있다. 하지만 그것을 정확하게 위치시키고 일정한 간격으로 정렬시키기 위한 기술 개발은 아직도 해결해야 할 큰 과제로 남아 있다. 이 논문에서, 우리는 ahsing 기술과 표면 패터닝 기술을 이용하여 대면적의 실리콘웨이퍼 위에 DNA(deoxyribonucleic acid)를 기반으로 한 금 나노 와이어를 정확하게 위치시키고 일정한 간격으로 정렬시킬 수 있는 새로운 제어 기술을 제안한다. 먼저 우리는 포토 리소그래피 공정과 $O_2$ 플라즈마 ashing 기술을 이용하여 선폭을 100 nm로 감소 시켰다. 그리고 자기조립단분자막 (self-assembled monolayers; SAMs) 방법과 lift-off 공정을 반복함으로서 1-octadecyltrichlorosilane(OTS) 층과 aminopropylethoxysilane(APS) 층을 형성하였다. 마지막으로 DNA 용액을 샘플 표면 위에 도포하고 분자 빗질 방법으로 DNA를 한 방향으로 정렬 시켰고 금 나노입자 용액을 처리하였다. 그 결과 금 나노 와이어는 $10{\mu}m$ 간격으로 일정하게 정열 되었고, APS 층에만 정확하게 정렬되었다. 우리는 금 나노 와이어를 관찰하기 위하여 원자간력 현미경 (Atomic Force Microscope AFM)을 사용하였다.
본 논문은 무선충전기에 있어서 효율 증대 기법에 관한 것으로, 송수신 장치간 정렬상태를 수신 장치인 스마트폰에 표시할 수 있는 방법을 제시한다. 구현된 무선충전기는 세계 표준인 WPC( Wireless Power Consortium ) 방식을 기반으로 되어 있어 수 100kHz 이하의 주파수로 동작하고 누설 자속을 최소화할 수 있도록 자기장 차폐제를 사용한 송수신 코일 구조를 갖는다. 송수신 장치의 정렬 상태를 확인할 수 있는 종래 방식은 수신단 코일의 수신 레벨만을 표시하는 단순 방식이지만 본 방식은 수신 장치의 위치까지 알 수 있어 보다 진보된 방식이라 할 수 있다. 무선 충전기 송수신 장치의 정렬상태 검출을 위하여 수신 코일의 위치변화와 자기장 세기가 서로 선형관계에 있음을 확인하고 삼각측량법을 이용하여 이 선형관계가 위치 정보로 변환될 수 있음을 보였다. 실험을 통하여 선형관계에 영향을 미칠 수 있는 요소들을 분석하고 이 요소들을 최적화한 상태에서의 선형 특성을 가질 수 있음을 보였다.
본 연구에서는 기상 성장법 (VPE : vapor phase epitaxy) 으로 성장된 $n^+(Si:2X10^18cm^-3)$/$n(Si:1x10^17cm^-3)$구조의 시편 위에 SiN 과 감광막 등 식각 선택비가 서로 다른 두 물질로 보호된 소스와 드레인 사이의 게이트 형성 영역을 건식식각과 습식식각방법으로 리세스 에칭을 하여 형성한 후, 게이트를 자기정렬하여 형성시킬 수 있는 이중 리세스공정 기술을 개발하였고, 이를 통하여 전력용 MESFET 소자를 제작하였다.게이트 형성부분의 wide recess 폭은 건식식각으로 SiN을 측면식각(lateral etch) 함으로써 조절하였는데, 이 방법을 사용하여 MESFET 소자의 임계전압을 조절할 수 있고, 동시에 소스-드레인 항복전압을 30V 까지 향상시킬 수 있었다. 소스-드레인 항복전압은 wide recess 폭이 증가함에 따라, 그리고 게이트 길이가 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보여주었다. 이 방법으로 제작한 여러종류의 MESFET 중에서 게이트 길이가 $2\mum$이고 소스-게이트 간격이 $3 \mum$인 MESFET의 전기적 특성은 최대 트랜스컨덕턴스가 120 mS/mm, 게이트 전압이 0.8V 일 때 포화드레인전류가 170~190mA/mm로 나타났다. 제작된 MESFET이 ($NH_4$)$_2$$S_x$ 용액에 담금처리될때 , 공기중에 노출된 게이트-드레인 사이의 n-GaAs층의 표면이 유황으로 보호되어 공기노출에 의한 표면 재산화막의 형성이 억제되었기 때문으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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