• 제목/요약/키워드: Spin-orbit interaction

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초교환 상호작용과 비등방성 초교환(Dzyaloshinskii-Moriya) 상호작용 (Superexchange Interaction and Anisotropic Superexchange (Dzyaloshinskii-Moriya) Interaction)

  • 양일규;방길현;김범현;민병일
    • 한국자기학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.215-220
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    • 2007
  • 초교환 상호작용은 MnO, $MnF_2$와 같은 전이금속 화합물에서 나타나는 반강자성을 설명하기 위해서 도입된 상호작용이다. 이 초교환 상호작용에 스핀-궤도 결합 효과를 포함시키면 비등방성 초교환(Dzyaloshinskii-Moriya: DM) 상호작용이 된다. 이 비등방성 초교환 DM 상호작용으로 ${\alpha}-Fe_2O_3$, $MnCO_3$, $CrF_3$ 등에서 나타나는 약강자성을 설명할 수 있다.

Periodicity Dependence of Magnetic Anisotropy and Magnetization of FeCo Heterostructure

  • Kim, Miyoung
    • Journal of Magnetics
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    • 제21권1호
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    • pp.6-11
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    • 2016
  • The magnetic anisotropy energy (MAE) and the saturation magnetization $B_s$ of (110) $Fe_nCo_n$ heterostructures with n = 1, 2, and 3 are investigated in first-principles within the density functional theory by using the precise full-potential linearized augmented plane wave (FLAPW) method. We compare the results employing two different exchange correlation potentials, that is, the local density approximation (LDA) and the generalized gradient approximation (GGA), and include the spin-orbit coupling interaction of the valence states in the second variational way. The MAE is found to be enhanced significantly compared to those of bulk Fe and Co and the magnetic easy axis is in-plane in agreement with experiment. Also the MAE exhibits the in-plane angle dependence with a two-fold anisotropy showing that the $[1{\overline{I}}0]$ direction is the most favored spin direction. We found that as the periodicity increases, (i) the saturation magnetization $B_s$ decreases due to the reduced magnetic moment of Fe far from the interface, (ii) the strength of in-plane preference of spin direction increases yielding enhancement of MAE, and (iii) the volume anisotropy coefficient decreases because the volume increase outdo the MAE enhancement.

Spin-FET를 위한 InP 및 InAs/AlSb기반의 2DEG HEMT 소자의 전/자기적 특성과 GaAs기판에 성장된 InSb의 Doping 평가

  • 신상훈;송진동
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.476-477
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    • 2013
  • 반도체의 성능은 최근 10년 사이에 급격하게 발전했고 아날로그 및 디지털 회로 소자들에 있어 저전력/고속 특성 요구가 커지고 있다 [1]. 상온에서 30,000 $cm^2$/Vs 이상의 전자 이동도를 가지며 큰 conduction band offset을 갖는 InAs/AlSb 2차원전자가스(2DEG) 소자는 Spinorbit-interaction의 값이 매우 커서 SPIN-FET 소자로 크게 주목받고 있다 [2]. 본 발표자들은 GaAs 기판위에 성장한 InAs 2DEG HEMT 소자의 전/자기적인 특성과 고속반응 물질로 주목 받는 InSb 박막소자의 doping 특성에 따른 전기적/물리적인 특성의 평가에 대해 그 결과를 소개하고자 한다. 격자정합과 Semi-insulating 기판의 부재로 상용화되어 있는 GaAs와 InP 기판위에 물질차이에 따른 고유의 한계 특성을 줄이기 위한 Pseudomorphic이라 불리는 특별한 박막 성장 기법을 적용하여 높은 전자 이동도를 가지며 spin length가 길어 Spin-FET로서 크게 주목받고 있는 InAs 2DEG HEMT 소자를 완성시켰다. 60,000 ($cm^2$/Vs) 이상의 높은 전자 이동도를 갖는 소자의 구현을 목표로 연구를 진행하였으며 1.8 K에서 측정된 Spin-orbit interaction의 값은 6.3e-12 (eVm)이다. InAs/InGaAs/InAlAs 및 InGaAs/InAlAs 구조의 InP 기반의 소자에서 보다 큰 값으로 향후 Spin-FET 응용에 크게 기대하고 있다. 또한, GaAs 기판위에 구현된 InSb 소자는 격자부정합 감소를 위해 InAs 양자점을 사용하여 약 $2.6{\mu}m$ 두께로 구현된 InSb 박막 소자는 상온에서 약 60,400 ($cm^2$/Vs)의 상온 전자이동도를 보였으며 현재 동일 두께에서 세계 최고결과(~50,000 $cm^2$/Vs)에 비해 월등하게 높은 값을 보이고 있다. Hall bar pattern 공정을 거쳐 완성된 소자는 측정 결과 10~20% 이상 향상된 전자 이동도를 보였다. 2e18/$cm^3$ 미만의 p-doping의 경우, 상온에서 n-type 특성을 보이나, 저온에서 p-type으로 변하는 특성을 보였고 n-doping의 경우 5e17/$cm^3$까지는 전자 이동도만 감소하고, doping에 의한 효과는 크게 없었다. 1e18/$cm^3$의 높은 doping을 할 경우 carrier가 증가하는 것을 확인했다. 이상의 측정 결과로 Spin-FET 소자로서 아주 우수하다는 것을 확인할 수 있었고 n-/p- type이 특성을 고려한 high quality InSb 박막소자의 응용을 위한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

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Magnetic Semiconductors Thin Films-Unidirectional Anisotropy

  • Lubecka, M.;Maksymowicz, L.J.;Szymczak, R.;Powroznik, W.
    • Journal of Magnetics
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    • 제4권1호
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    • pp.33-37
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    • 1999
  • Unidirectional magnetic anisotropy field ($H_an$) was investigated for thin films of $CdCr{2-2x}In_{2X}Se_4 (0$\leq$x$\leq$0.2). This anisotropy originates from the microscopic anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction which arise from the spin-orbit scattering of the conduction electrons by the nonmagnetic impurities. This interaction maintains the remanent magnetization in the direction of the initial applied field. Then the single easy direction of the magnetization is parallel to the direction of the magnetic field. The anisotropy produced by field cooling is unidirectional I.e. the spins system deeps some memory of the cooling field direction. The chalcogenide spinel of$ CdCr_{2-2x}In){2X}Se_4$belongs to the class of the magnetic semiconductors. The magnetic disordered state is obtained when ferromagnetic structure is diluted by In. Then we have the mixed phase characterised by coexistence the magnetic long range ordering (IFN-infinite ferromagnetic network) and the spin glass order (Fc-finite clusters). The total magnetic anisotropy energy depends on the state of magnetic ordering. In our study we concentrated on the magnetic state with reentrant transition and spin glass state. The polycrystalline $ CdCr_{2-2x}In){2X}Se_4$ thin films were obtained by rf sputtering technique. We applied the ferromagnetic resonance (FMR) and M-H loop techniques for determining the temperature composition dependencies of Han. From the experimental data, we have found that Han decreases almost linearly when temperature is increased and in the low temperature is about three times bigger at SG state with comparison to the state with REE.

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Polarization of the A-Band Emission from RbCl : Pb$^{2+}$

  • Kang, Jun-Gill
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제8권2호
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    • pp.115-118
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    • 1987
  • The angular dependence of polarization of the A-band emission from RbCl:$Pb^{2+}$ is measured at 13.4 K to determine the symmetry axes of the $Pb^{2+}-v^-_c$ dipoles. The results indicate that these centers posess tetragonal symmetry. This implies that $v^-_c$ is situated in the next-nearest-neighbor (nnn) position to the $Pb^{2+}$ ion. The polarization ratio of the A-band emission measured at various temperatures is found to be independent of the temperature. The temperature independence of polarization confirms that, for the ion, the Jahn-Teller effect reduced by strong spin-orbit interaction does not give rise to thermal depolarization.

ELECTRONIC STRUCTURES AND MAGNETIC PROPERTIES OF HEUSLER COMPOUNDS: XMnSb (X=Ni, Pd, and Pt)

  • Youn, S.J.;Min, B.I.;Jang, Y.R.
    • 한국자기학회지
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    • 제5권5호
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    • pp.749-752
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    • 1995
  • Electronic structures of the Heusler compounds, XMnSb (X=Ni, Pd, and Pt) are investigated systematically by using the linearized muffiu-tin orbital (LMTO) band method. LMTO band calculations yield that, by including the spinorbit interactions, the NiMnSb and PtMnSb are half-metallic, while PdMnSb is normal metallic at the experimental lattice constant. The effect of the spin-orbit interaction is substantial in PtMnSb, in contrast to NiMnSb and PdMnSb. The calculated X d and Mn 3d angular momentum projected local density of states's reveal that the hybridization between the Mn 3d X d states increases from X = Pt to Pd and Ni.

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Gd 도핑된 비스무스 텔루라이드의 자기적 성질에 대한 제일원리 계산 연구 (First-principles Study on the Magnetic Properties of Gd doped Bithmuth-Telluride)

  • ;김미영
    • 한국자기학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.39-44
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    • 2016
  • 대표적 열전물질인 비스무스 텔루라이드에 자성원자를 도핑한 합금에 대한 구조 및 전자적 그리고 자기적 성질에 관한 연구는 고효율 열전물질의 개발이라는 목적뿐만 아니라 특이한 자기적 상호작용 규명 및 위상절연체 분야에서도 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 희토류 원자로서 매우 국소화된 f 전자를 갖는 Gd이 Bi을 치환하여 도핑된 비스무스 텔루라이드 합금의 자성 안정성을 밀도범함수(Density Functional Theory)에 입각하여 제일원리적으로 연구하기 위하여 모든 전자(all-electron) FLAPW(full-potential linearized augmented plane-wave) 방법을 이용하여 전자구조 계산을 수행하였다. 전자간 교환-상관 상호작용은 일반기울기 근사법(Generalized Gradient Approximation)을 도입하여 계산하였으며, 국소화된 f 전자를 기술하는 데 필요한 Hubbard+U 보정과 스핀-궤도 각운동량 상호작용은 제2 변분법적 방법을 이용하여 고려하였다. 계산 결과, 강자성 안정성을 보이는 Gd 덩치계와 다르게 이 합금은 강자성과 반강자성의 총에너지 차이가 ~1 meV/Gd 정도의 아주 작은 값으로 얻어져서, 그 자성 안정성은 결함이나 strain 등에 의한 구조변화에 민감하게 의존하여 변할 수 있음을 알 수 있었다. 특히 Gd 스핀자기모멘트는 덩치에서의 값에 비해 감소하였고, Gd에 가장 가까운 Te에 유도 자기모멘트가 형성되는 것으로 미루어 Te를 매개로 한 자성상호작용이 자성 안정성을 결정하는 데에 중요한 역할을 하는 것으로 예측할 수 있었다.

$CuInTe_2$ 단결정 성장과 특성연구(II) (Study on $CuInTe_2$ Single Crystals Growth and Characteristics (II))

  • 유상하;홍광준;이상렬;신용진;이관교;서상석;김승욱;정준우;신영진;정태수;신현길;김택성;문종대
    • 한국결정학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.48-58
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    • 1997
  • [ $CuInTe_2$ ] 다결정은 수평전기로에서 합성하고, $CuInTe_2$ 단결정은 수직 Bridgman 방법으로 성장시켰다. $CuInTe_2$ 단결정의 c축에 수직 및 평행한 시료의 광전도도와 광발광특성을 293K에서 20 K의 온도영역에서 측정하였다. 측정된 광전류 봉우리로부터 구한 c축에 수직 및 평행한 시료의 에너지 띠 간격은 상온에서 각각 0.948 eV와 0.952 eV였다. 광전류 봉우리와 광발광 봉우리의 에너지차는 포논에너지이며 상온에서 c축에 수직 및 평행한 시료의 에너지차는 각각 22.12 meV와 21.4 meV였다. 또한 광전류 스펙트럼으로부터 시료의 spin-orbit 상호작용과 결정장 상호작용에 의한 가전자대의 갈라짐 ${\Delta}cr$${\Delta}so$는 각각 0.046, 0.014 eV였다.

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