Co/Cu/NiFe 강자성 다층 구조에서 관찰한 마그논-마그논 상호작용 현상 연구 = Study on magnon ? magnon coupling phenomenon in Co/Cu/NiFe Ferromagnetic multilayer

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 강자성 공명(Ferromagnetic Resonance, FMR) 측정 방법을 이 용하여, Co/Cu/NiFe 다층 박막에서 층간 마그논 상호작용을 연구하였다. 시편은 Si 웨이퍼 위에 DC 스퍼터링으로 증착했으며, Cu 두께에 따라 측정된 FMR 신호를 층간 교환결합(Interlayer Exchange Coupling, IEC)에 기인한 마그논–마그논 상호작용(magnon-magnon coupling)으로 분석할 수 있었 다. 이때 관찰된 스펙트럼은 음향 모드(acoustic mode)와 광학 모드(optic mode)로부터 나타난 스펙트럼이다. 반면 tCu≥5 nm에서는 IEC가 매우 감소함에 따라, 관측된 두 개의 FMR 스펙트럼이 Co와 NiFe 각각의 강자성 층 으로부터 발생한 신호로 해석할 수 있었다. 이상의 결과로부터, 비자성 금속 층 두께 제어만으로 다층 박막 내 마그논 결합 세기를 가변적으로 조절할 수 있음을 이해할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구 목적 3
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 1. 강자성 공명 4
• 가. 강자성의 정의 4
• 나. 강자성 공명의 기본 원리 5
• 2. 층간상호작용 7
• 가. RKKY 상호작용 7
• 나. Neel 상호작용 8
• 다. 자기 쌍극자 상호작용 9
• 3. 마그논-마그논 상호작용 12
• 가. 마그논의 정의 12
• 나. 층간상호작용이 마그논 모드에 미치는 영향 13
• 다. 최근 연구 동향 15
• Ⅲ. 연구 방법 16
• 1. 박막 증착 16
• 가. 분자 빔 켜쌓기(Molecular Beam Epitaxy) 16
• 나. 펄스 레이저 증착(Pulsed Laser Deposition) 16
• 다. 스퍼터 17
• 2. 강자성 공명 측정 장치 20
• 가. 동일 평면 도파관 (coplanar waveguide: CPW) 20
• 나. 강자성공명 측정 21
• Ⅳ. 연구 결과 26
• 1. 스퍼터 증착 조건에 따른 강자성 박막의 자화 동역학 특성 변화 26
• 가. 스퍼터 전력 및 강자성체 두께에 따른 자화 동역학 물성 변화 26
• 나. 박막 증착 위치에 따른 자화 동역학 변화 32
• 2. Cu 두께에 따른 마그논 마그논 상호작용 비교 33
• 가. Cu 두께에 따른 유효 자화량 34
• 나. Cu 두께에 따른 ∆Hex 41
• Ⅴ. 결론 및 제언 44
• 참고 문헌 46
• ABSTRACT 50