• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.25 no.2
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• pp.10-13
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• 2023

High-T_C superconductivity (HTSC) has been the central issue in the field of condensed matter physics for decades. An essential part of the research on superconductivity is finding new exotic superconductors. It was recently suggested that Ir-substituted La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMIO) is a new high-T_C superconductor. However, systematic studies to experimentally verify the superconductivity have not been done. Here, we report the growth processes of LSMIO thin films and their electrical transport properties. We observed a clear negative correlation between the intensity of the laser utilized for film deposition and the Curie temperature of the deposited film. We attributed this effect to the suppression of Sr concentration in the LSMIO films as the laser intensity increased. However, our LSMIO films show conventional ferromagnetism instead of HTSC. To realize the HTSC in LSMIO systems, further exploration of diverse compositions of LSMIO compounds is essential.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.23 no.9
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• pp.477-482
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• 2013

We investigated the detection properties of nitrogen monoxide (NO) gas using transparent p-type $CuAlO_2$ thin film gas sensors. The $CuAlO_2$ film was fabricated on an indium tin oxide (ITO)/glass substrate by pulsed laser deposition (PLD), and then the transparent p-type $CuAlO_2$ active layer was formed by annealing. Structural and optical characterizations revealed that the transparent p-type $CuAlO_2$ layer with a thickness of around 200 nm had a non-crystalline structure, showing a quite flat surface and a high transparency above 65 % in the range of visible light. From the NO gas sensing measurements, it was found that the transparent p-type $CuAlO_2$ thin film gas sensors exhibited the maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature of $180^{\circ}C$. We also found that these $CuAlO_2$ thin film gas sensors showed reversible and reliable electrical resistance-response to NO gas in the operating temperature range. These results indicate that the transparent p-type semiconductor $CuAlO_2$ thin films are very promising for application as sensing materials for gas sensors, in particular, various types of transparent p-n junction gas sensors. Also, these transparent p-type semiconductor $CuAlO_2$ thin films could be combined with an n-type oxide semiconductor to fabricate p-n heterojunction oxide semiconductor gas sensors.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.56-56
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• 2003

BaTiO$_3$, SrTiO$_3$단일막과 BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 pulsed laser deposition (PLD) 법에 의해서 100 nm 두께의 (La,Sr)CoO3 (LSCO) 산화물 전극이 코핑된 MgO 단결정 기판 위에 증착시켰다. 이러한 기판위에서 2 unit cell의 적층 두께를 갖는 BTO/STO 초격자 (=BTO2/STO2)를 100～5 nm까지 변화시켰다. 또한 BTO와 STO 단일막도 같은 두께로 변화시켰다. 이러한 두께 범위에서 BTO, STO 단일막과 초격자의 격자변형에 따른 유전특성을 살펴 보았다. 두께 변화에 따른 단일막과 초격자의 구조 분석은 포항 방사광 가속기의 x-ray 회절에 의해서 이루어졌다. 다양한 두께를 갖는 BTO2/STO2 초격자에서 BTO와 STO 충은 in-plane 방향으로 격자정합을 유지하면서 변형되었다. 두께가 얇아지면서 하부 LSCO영향으로 BTO, STO의 n-plane 격자상수는 LSCO 격자상수 쪽으로 접근하였다. Out-of-plane 방향의 BTO 격자상수는 두께가 얇아지면서 증가하였고 반면에 STO 격자상수는 감소하였다. STO와 BTO 단일막의 격자변형은 두께가 얇아지면서 in-plane 방향으로 압축응력으로 인해 증가하였다. 그러나, 격자부정합도가 큰 BTO격자에서 더 많이 변형되었다. 또한 초격자에서 BTO격자가 BTO 단일막보다 더 많이 변형되었는데 초격자에서는 BTO, STO 두 층의 발달된 변형뿐만 아니라 하부 LSCO/MgO 기판의 영향을 함께 받고 있기 때문이다. 초격자와 단일막의 유전상수를 살펴보면은 두께가 감소하면서 유전상수가 감소하는 size effect을 보이고 있다. 하지만 초격자에서의 유전상수가 단일막보다 우수한 유전특성을 보이고 있다. 이러한 결과로 볼 때 격자변형이 size effect 영향을 끼치는 중요한 요소임을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.55-55
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• 2003

Ferroelectric 물질은 고유전성, 자발분극과 전기장에 따른 유전상수의 변화 등의 특성을 가지고 있으므로 많은 연구가 진행중이다. 이러한 ferroelectric 물질의 유전 특성에 미치는 요소로는 물질의 조성비, 박막의 스트레스, 결정성 등이 있다. 특히 스트레스에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서 산화물 인공격자를 이용하여 단일박막에서 얻을 수 없는 격자변형도를 얻어 격자 변형이 박막의 유전특성에 미치는 영향을 연구하였다. BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 Pulsed laser deposition (PLD)법으로 (La,Sr)CoO$_3$ 전극이 코팅된 MGO (100) 단결정 기판위에 증착시켰다. 적층 주기에 변화를 주어 BTO와 STO 각각 1.01~1.095와 0.925 ~ 1.003의 단일 막에서는 얻을 수 없는 격자 변형도를 얻었다. 이 실험적 데이터를 기초로 하여 density functional theory (DFT)라고 불리는 범함수밀도론를 기초한 제일원리적 계산 방법을 통하여 격자 변형된 SrTiO$_3$의 구조적, 전기적 특성을 계산하였다. SrTiO$_3$와 BaTiO$_3$ 격자의 안정성을 분석하기 위하여 Vienna Ab-intio Simulation Package (VASP) code가 사용되었다. SrTiO$_3$와 BaTiO$_3$ 산화물 격자의 안정성 분석 후, frozen-phonon 계산 방법을 사용하여 zone-centered optical phonon mode가 계산되었으며, mode effective charge는 Berry-phase polarization 으로부터 얻어졌다. SrTiO$_3$ 격자가 격자변형이 일어나지 않은 상태로부터 c/a= 0.985로 격자 변형 이 일어남에 따라 optical phonon mode는 점차 hardening되었다. BaTiO$_3$ 격자의 경우 SrTiO$_3$ 격자와는 달리 격자 변형이 1.01~1.023으로 진행됨에 따라 optical phonon mode의 증가를 가져왔으나 Born effective charge의 증가하였으며, 더 이상 격자 변형이 진행됨에 따라 optical phonon mode의 감소를 가져왔으나 Born effective charge의 증가 유전상수는 증가했다. 격자 변형이 SrTiO$_3$ 와 BaTiO$_3$ 산화물 격자의 optical phonon mode와 Born effective charge에 크게 영향을 미쳤다.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.15 no.3
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• pp.5-8
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• 2013

We have studied Hall effect for potassium (K)-doped $BaFe_2As_2$ superconducting thin films by analyzing the relation between the longitudinal resistivity (${\rho}_{xx}$) and the Hall resistivity (${\rho}_{xy}$). The thin films used in this study were fabricated on $Al_2O_3$ (000l) substrates by using an ex-situ pulsed laser deposition (PLD) technique under a high-vacuum condition of ~$10^{-6}$ Torr. The samples showed the high superconducting transition temperatures ($T_c$) of ~ 40 K. The ${\rho}_{xx}$ and the ${\rho}_{xy}$ for K-doped $BaFe_2As_2$ thin films were measured by using a physical property measurement system (PPMS) with a temperature sweep (T-sweep) mode at an applied current density of $100A/cm^2$ and at magnetic fields from 0 up to 9 T. We report the T-sweep results of the ${\rho}_{xx}$and the ${\rho}_{xy}$ to investigate Hall scaling behavior on the basis of the relation of ${\rho}_{xy}={A{\rho}_{xx}}^{\beta}$. The ${\beta}$ values are $3.0{\pm}0.2$ in the c-axis-oriented K-doped $BaFe_2As_2$ thin films, whereas the thin films with various oriented-directions like a polycrystal showed slightly lower ${\beta}$ than that of c-axis-oriented thin films. Interestingly, the ${\beta}$ value is decreased with increasing magnetic fields.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.18 no.4
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• pp.1-4
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• 2016

We investigated the relation between the Cu-O bond length and the superconducting properties of $BaSnO_3$ (BSO)-added $GdBa_2Cu_3O_{7-x}$ (GdBCO) thin films by using extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy. 4 wt.% $BaSnO_3$ (BSO) added $GdBa_2Cu_3O_{7-x}$ (GdBCO) thin films with varying thickness from $0.2{\mu}m$ to $1.0{\mu}m$ were fabricated by using pulsed laser deposition (PLD) method. The transition temperature ($T_c$) and the residual resistance ratio (RRR) of the GdBCO films increased with increasing thickness up to $0.8{\mu}m$, where the crystalline BSO has the highest peak intensity, and then decreased. This uncommon behaviors of $T_c$ and RRR are likely to be created by the addition of BSO, which may change the ordering of GdBCO atomic bonds. Analysis from the Cu K-edge EXAFS spectroscopy showed an interesting thickness dependence of ordering behavior of BSO-added GdBCO films. It is noticeable that the ordering of Cu-O bond and the transition temperature are found to show opposite behaviors in the thickness dependence. Based on these results, the growth of BSO seemingly have evident effect on the alteration of the local structure of GdBCO film.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.87-87
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• 1999

본 연구에서는 Pulsed Laser Deposition(이하 PDL)방법을 이용하여 Si기판에 (Ba,Sr)TiO3(이하 BST)박막을 MFS-FET(Metal-Ferroelectric-Semiconductor Field-effect Transistor)구조로 제조하였으며 BST박막의 강유전성이 BST 박막에 유도되는 응력에 어떤 영향을 받는지 살펴보았다. 본 연구에서는 완충막을 사용함으로써 BST박막과 완충막간의 격자부정합을 이용하여 BST박막에 강유전성을 유도하려고 하였다. 또한 MFS-FET구조의 BST박막에 유도되는 응력조절을 위하여 BST박막과 완충막의 두께를 변화하였으며 XRD를 통한 구조 분석 및 C-V test를 통한 전기적 특성을 관찰을 하였다. PLD법을 통해서 epitaxial 성장된 BST 박막에서는 Si에 epitaxial 성장된 완충막과의 격자부정합에 의한 BST박막내의 자발분극의 발생이 예상된다. 따라서, 본 연구는 강유전체의 자발분극에 의하여 발생되는 C-V 이력현상이 BST박막과 완충막과의 격자부정합에 의한 응력에 의해 발생될 것으로 예상하여, BST 박막에 유도되는 응력과 C-V 이력현상의 관계를 통하여 상온에서 상유전성을 갖는 BST가 응력에 의하여 어느 정도의 강유전성을 나타내는지를 밝히기 위해 진행되었다. 본 연구에서 사용된 완충막은 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia)박막으로 0.4mTorrO2 분위기 하에서 600~80$0^{\circ}C$의 온도에서 증착하여 상형성을 살펴보았고 $700^{\circ}C$에서 epitaxial 성장을 확인하였으며 두께는 30~$\AA$으로 변화하였다. 또한 BST박막은 완충막과의 전압분배를 고려해 300~2000$\AA$으로 두께를 변화를 시키며 증착하였다. MFS 구조에서 Al 전극을 사용하여 완충막과 BST박막간의 두께 변화에 따른 Capacitance - Voltage(C-V) 측정을 하였으며 이를 통하여 강유전상의 특성인 C-V 이력현상을 관찰하였다. 그 결과 YSZ 박막에서는 C-V 이력현상이 나타나지 않았으며 BST 박막에서는 약 1.2V의 C-V이력현상이 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.256-256
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• 2010

투명전극부터 디스플레이 산업에 이르기까지 광범위하게 응용되어지고 있고 개발되어지고 있는 투명전도산화물(TCO)은 ZnO, In2O3, SnO2 등을 기본으로 하는 n-type 재료가 대부분이다. 그러나 투명전도 산화물을 이용한 light emitting diode(LED), 투명한 태양전지, p-형 TFT와 같은 투명전자소자의 개발을 위해서는 p-type 소재가 필수적이다. p-type TCO 소재는 비교적 연구 개발 실적이 매우 부진한 실정이었다. 1997년 넓은 밴드갭을 가지는 ABO2(delafossite) 산화물이 p-type으로서 안정적이라는 것을 보고함에 따라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 ABO2 형태를 가진 Delafossite구조 산화물이 가장 유망한 p-type 투명전도체 소재로 거론되고 있다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정구조인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. Delafossite구조는 상온에서 2종류의 polytype(상온에서 Rhombohedaral구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R 및 2H의 결정 구조를 가지고 있다. ABO2의 delafossite구조에서 Cu+의 배열은 c-축을 따라 Cu-O-Cr-O-Cu의 연속적인 층 구조로서 2차원연결로 보여 진다. 보고된 Cu- base delafossite구조를 가지는 재료들은 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2 등 여러가지가 있다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Zn를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 산소분압을 $500{\sim}700^{\circ}C$, 0~10mTorr로 변화시켜 특성을 연구하였다. 성장온도 $700^{\circ}C$, 산소분압 10mTorr에서 c-plane 사파이어 기판위에 c-축 배향의 에피성장된 CuCrO2:Zn 박막을 얻을 수 있었다. Mg를 도핑함에 따른 p-type 특성보다 현저히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 동일한 조건임에도 특정한 이차상의 존재를 통해 도핑된 Zn의 위치를 추측할 수 있었다. 온도와 분압에 따른 결정성과 표면상태를 SEM을 통해서 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.210-210
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• 2010

ABO2 형태를 가진 delafossite 구조 산화물은 p-type 투명전도체 소재로 유명하다. Delafossite 구조가 p-type 투명전도체에 적합한 결정적인 이유는 밴드갭이 넓고 공유결합에 유리하기 때문이다. 투명전도체는 가시광선의 흡수가 없도록 band gap을 넓히는 것이 우선인데 이러한 band gap이 넓은 구조가 delafossite이다. 또한 delafossite 구조는 구조적으로 각각의 산화물 이온들이 유사 사면체 배위(pseudo-tetrahedral coordination)을 갖는다. 이러한 사면체 배위결합구조에서 산소이온은 비결합면이 없기 때문에 더욱더 공유결합성을 향상시킬 것으로 생각된다. 여기서 A는 +1가 cation, B은 +3가 cation으로 구성되어 있다. A자리에는 1가 원소인 팔라듐, 플래티늄, 은, 구리 등을 가질 수 있고. B자리에 3가 원소이면서도 크기가 알루미늄보다는 크고 란타늄보다는 작은 금속이 들어갈 수 있다. Delafossite 구조는 상온에서 2종류의 polytype (상온에서 Rhombohedaral 구조와 hexagonal 구조)이 존재하며 이들은 각각 3R(Rm) 및2H (P63/mmc)의 결정 구조를 가지고 있다. CuCrO2는 일반적으로 3R결정구조를 가지는 것으로 알려져 있다. delafossite 구조는 전기적 이방성을 띄고 있는데 c-축 방향으로의 전기적 특성이 a-축 방향으로의 전기적 특성보다 약 1000배 높은 물성을 띈다고 한다. 이는 c-축 방향의 원자 위치 때문인데 CuCrO2의 경우 Cu-O-Cr-O-Cu로서 3d-2p-3d-2p-3d 궤도를 가지기 때문인 것으로 알려져 있다.[ref] 반면 c-축으로 에피성장된 박막의 경우 +3가 이온이 위치한 layer에서 hole hopping에 의해 캐리어가 전도된다고 알려져 있기도 하다. 본 연구에서는 PLD를 이용하여 c-plane 사파이어 기판위에 성장된 delafossite구조인 CuCrO2박막의 특성을 알아보았다. p-type 특성을 위하여 CuCrO2에 Ni를 첨가하였으며 그에 따른 구조적 전기적 특성을 조사하였다. 성장온도와 도핑농도를 변화시켜 특성을 연구하였다. 결정구조적 특성과 전기적 특성을 분석하려 한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.3
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• pp.227-232
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• 2000

$MgTiO_3$thin films have been grown on various substrates by pulsed laser deposition (PLD) to investigate the application for microwave dielectrics and optical devices. Epitaxial $MgTiO_3$thin films were obtained on sapphire (c-plane$A1_2O_3$$MgTiO_3$thin films deposited on $SiO_2/Si$ and platinized silicon ($Pt/Ti/SiO_2/Si$) substrates were highly oriented. $MgTiO_3$thin films grown on sapphire were transparent in the visible and had a sharp absorption edge about 290 nm. These $MgTiO_3$thin films had extremely fine feature of surface morphology, i.e., rms roughness of 0.87 nm, which was examined by AFM. We have investigated the dielectric properties of the $MgTiO_3$thin films in $MIM(Pt/MgTiO_3/Pt)$ capacitors. Dielectric constant and loss of $MgTiO_3$thin films deposited by PLD were about 24 and 1.5% at 1 MHz, respectively. These $MgTiO_3$thin films also exhibited little dielectric dispersion.