• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.604-604
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• 2013

차세대 반도체 분야인 스핀트로닉스 소자의 필수적인 물질인 강자성-반도체 하이브리드 물질인 Dilute magnetic semiconductor (DMS)에 관한 연구가 최근 많은 관심을 가지고 있다. 그중에서 넓은 에너지 밴드 갭 에너지(3.37 eV)를 가지고 있고 상온에서 엑시톤 결합 에너지가 ~60 mV로 광전자 소자, 전계 디스플레이 에 응용이 가능한 물질인 ZnO는 최근에 전이금속을 도핑하여 상온에서 강자성 특성을 나타내어 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 이 물질에 대한 특성과 자성의 원인 규명에 관한 연구는 논란이 되고 있다. 본 연구에서는 Mn이 도핑된 ZnO 나노 입자를 만들고, Mn 물질의 도핑 농도에 따른 ZnO 나노 입자의 구조, 크기 및 자기 구조를 측정하여 구조와 자성의 상관관계에 관한 연구하였다. ZnxMn1-xO 나노 입자는 화학적 졸-겔(sol-gel) 방법을 이용하여 준비하였다. ZnxMn1-xO 나노 입자의 크기 및 격자 구조적 특징은 XRD (X-ray diffraction)와 TEM (Transmission Electron Microscope), SEM (Scanning Electron Microscope), SANS (Small Angle Neutron Scattering)를 이용하여 측정하였고 물질의 자기적 특징은 SQUID를 이용하여 조사하였다. Mn 도핑이 증가함에 따라 격자간격이 커지고 나노 입자의 크기는 감소하였으며, Zn와 Mn의 성장 시, 비율이 9:1의 경우에 상온에서 강자성 특성이 나타남을 보았다. 그 이상의 Mn 도핑 비율에서는 상자성 특성이 나타남을 보았다. 본 연구를 통하여 스핀트로닉스 소자 응용을 위한 ZnO 나노 입자에 최적의 Mn 도핑 농도를 제시하고 나노 입자의 자기 특성 형성의 원인 및 모델을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2003.06a
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• pp.196-197
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• 2003

전자의 스핀정보를 이용한 spintronics 기술이 발전하면서 상온 강자성 반도체에 대한 연구가 주목을 각광 받고 있다. 자성반도체에 대한 연구는 diluted magnetic semiconductor(DMS)에 대한 연구로 시작되었다 할 수 있다. 과거 DMS는 II-IV족 또는 III-V족 반도체에 Mn, Cr, Co, Fe 원소들을 도핑 시켜 제작하여 왔으나, 상온 이상에서 강자성 특성을 가지는 DMS을 제작하는 데는 실패하였다. 최근에 Dietl 팀이 mean field 이론을 이용하여 망간이 도핑된 ZnO가 실온이상의 Tc를 가질 수도 있을 것으로 예측하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.26 no.2
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• pp.39-44
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• 2016

Determination of the structural, electronic, and magnetic properties of the magnetically doped bismuth-telluride alloys are drawing lots of interest in the fields of the thermoelectric application as well as the research on magnetic interaction and topological insulator. In this study, we performed the first-principles electronic structure calculations within the density functional theory for the Gd doped bismuth-tellurides in order to study its magnetic properties and magnetic phase stability. All-electron FLAPW (full-potential linearized augmented plane-wave) method is employed and the exchange correlation potentials of electrons are treated within the generalized gradient approximation. In order to describe the localized f-electrons of Gd properly, the Hubbard +U term and the spin-orbit coupling of the valence electrons are included in the second variational way. The results show that while the Gd bulk prefers a ferromagnetic phase, the total energy differences between the ferromagnetic and the antiferromagnetic phases of the Gd doped bismuth-telluride alloys are about ~1meV/Gd, indicating that the stable magnetic phase may be changed sensitively depending on the structural change such as defects or strains.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2017.05a
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• pp.88-88
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• 2017

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.15 no.1
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• pp.1-6
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• 2005

In this study we investigate the electronic structure and magnetism of transition metal (TM = Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Pd, Ag ) deped ZnO($TM_{0.25}Zn_{0.75}O$), which are expected to have Curie temperature. Full-potential Linearized Augmented Plane Wave(FLAPW) metod is adopted with exchange-correlation potential expressed as general gradient approximation(GGA). The calculated magnetic moments of ($TM_{0.25}Zn_{0.75}O$) are 0.83, 3.03, 4.03, 3.48, 2.47, 1.56, 0.43, 0.75, 0.01 ${\mu}_B$ for TM = Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Pd, Ag, respectively. The nearest neighbor O atom to the transition metal is calculated to have a significant magnetic moment of about 0.1${\mu}_B$, ?? 새 strong hybridization between O-p and TM-d bands. As the results, the systems may have larger magnetic moments in total, compared to the corresponding isolated atoms. The 3d TM doped systems exhibit the half-metallic character except Co, wheres the 4d TM doped systems behave like normal metals and low spin polarization at the Fermi levels.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.184-184
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• 2011

반도체 전자 소자의 초고집적회로(VLSI, Very Large Scale Integrated Circuit)가 수년간 지속됨에 따라 실리콘 기반으로 하는 MOSFET 성능의 한계에 도달하게 되었다. 재료 물성, 축소, 소자 공정 등에 대한 원인으로 이를 극복하고자 하는 재료와 성능향상에 관한 연구가 진행되고 있다. 이에 기존 시스템의 전자의 전하 정보만을 응용하는 것이 아니라 전자의 스핀 정보까지 고려하는 스핀트로닉스 연구분야가 주목을 받고 있다. Spin-FET는 스핀 주입, 스핀 조절, 스핀측정 등으로 나뉘어 연구되고 있으며 이 중 스핀 주입의 효율 향상이 우선시 해결되어야 한다. 일반적으로 스핀 주입 과정에서 소스가 되는 강자성체와 스핀 확산 거리가 긴 반도체 물질과의 Conductance mismatch가 문제되고 있다. 이에 자성 반도체는 근본적인 문제를 해결하고 반도체와 자성체의 특성을 동시에 나타내는 물질로써, Si과 Ge (4족) 등의 반도체뿐만 아니라, GaAs, InP (3-5족), ZnO, ZnTe (2-6족) 등의 반도체 또한 많은 연구가 이루어지고 있다. 자성 반도체에서 해결해야 할 가장 큰 문제는 물질이 자성을 잃는 Curie 온도를 상온 이상으로 높이는 것이다. 이에 본 연구는 전이금속이 도핑된 4족 Si 반도체 박막을 성장하고 후처리 공정을 통하여 나타나는 구조적, 자기적 특성을 연구하였다. 펄스 레이저 증착 방법을 통하여 p-type Si 기판위에 전이금속 Fe이 도핑된 박막을 500 nm 로 성장하였다. 성장 온도는 $250^{\circ}C$로 하였고, 성장 분압은 $3 {\times}10^{-3}$Torr 로 유지하며 $N_2$ 가스를 사용하였다. 구조적 결과를 보기 위해 X선 회절 분석과 원자력 현미경 결과를 확인하였고, 자기적 특성을 확인하기 위해 저온에서 초전도 양자 간섭계로 조사하였다. XRD를 통해 (002)면, (004)면의 Si 기판 결정을 보았으며, Fe 관련된 이차상이 형성됨을 예측해 보았다. ($Fe_3Si$, $Fe_2Si$ 등) 초전도 양자 간섭계에서 20 K에서 측정한 이력 현상을 관찰하고, 온도변화에 따른 전체 자기모멘트를 관찰하였으며 이는 상온에서도 강자성 특성이 나타남을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2006.06a
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• pp.40-41
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• 2006

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2011.06a
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• pp.206-206
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• 2011

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2017.05a
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• pp.74-74
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• 2017

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.3
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• pp.210-214
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• 2007

We have studied optical transitions of Gd-implanted GaN epilayers. Photoluminescence transition intensity at 590 nm at T=5 K diminishes and its center position moves to short avelength (blue shift) with increasing temperature up to 200 K. Above T=200 K, the transition intensity increases with increasing temperature while the center position remains the same. We believe that such anomalous optical transition behavior is due to the effect of rare-element in the semiconductor host material and lattice imperfection which was occurred during the implantation process well as.