반강자성 IrMn층이 인접한 Co/Ni 강자성체의 자구 구조 및 자구 동역학 연구 = A Study on the Domain Structure and Domain Dynamics of Co/Ni Ferromagnetic film adjacent to Antiferromagnetic IrMn layer

국문 초록 (Abstract)

반강자성 IrMn층이 인접한 Co/Ni 강자성체의 자구 구조 및 자구 동역학 연구 송 진 아 한국교원대학교 대학원 물리교육전공 (지도교수 류 광 수) 본 연구에서는 반강자성 IrMn이 인접한 Co/Ni 다층박막에서 반강자성의 두께에 따른 자구 구조 및 자구 동역학의 변화를 측정하였다. 반강자성 IrMn이 인접한 강자성 Co/Ni 다층박막에서의 자구 구조를 관찰하기 위하여 수 nm 의 자구 분해능을 가진 자기힘 현미경을 사용하였고, 관찰된 이미지로부터 자구 주기를 측정하였다. 또한, 샘플의 자구 동역학을 조사하기 위해서 시간에 따른 자기 점성 곡선을 측정할 수 있는 광자기 Kerr 자력계를 사용하였고, 자 기 점성 곡선의 분석으로부터 자기장의 세기에 따른 자화 반전 시간을 측정하 였다. 먼저 주목할 것은 반강자성 IrMn의 두께가 증가할수록 자구 주기가 감소 함을 확인하였고, 또한 자화 역전 현상의 기본 단위인 활성화 부피도 반강자성 IrMn의 두께가 증가할수록 감소함을 확인하였다. 이는 강자성의 두께가 변함이 없음에도 불구하고 자구 구조와 자구 동역학이 변하는 실험 결과로서 샘플의 거시적인 자기적 성질에 의한 설명은 불가능하고, 강자성 Co/Ni과 반강자성 IrMn의 계면에서 일어나는 강자성 자구와 반강자성 자구 사이의 미세한 상호작용 때문인 것으로 추측된다. 마지막으로, 반강자성의 두께에 따른 자구 주기와 자구 동역학의 활성화 부피 사이에 양의 상관관계가 보임을 알 수 있었다. ※ 이 논문은 2026년 2월 한국교원대학교 대학원위원회에 제출된 교육학 석사학위 논문임.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성1
• 2. 연구 목적 및 연구 문제3
• II. 이론적 배경4
• 1. 단자구와 다자구 4
• 2. 자화 역전 현상 5
• 가. 열적 활성화 모델(Thermally Activated Model) 5
• 나. 활성화 부피(Activation Volume) 7
• 3. 교환 바이어스(Exchange Bias) 8
• 4. 선행 연구 조사 11
• 가. 강자성 자구와 반강자성 자구의 상호작용 11
• 나. 자구 동역학에서 강자성 층수에 따른 자구 구조 12
• III. 연구 방법 14
• 1. 샘플 14
• 2. 실험 장비15
• 가. MFM(Magnetic Force Microscopy)을 이용한 자구 구조 측정 15
• 나. MOKE(Magneto-Optical Kerr Effect) 현미경을 이용한 탈자 18
• 다. MOKE 자력계를 이용한 자구 동역학 측정 20
• IV. 연구 결과23
• 1. Co/Ni 다층박막 층수 n=7에서 상부 반강자성 IrMn의 두께에 따른 샘플의
• 자기적 성질23
• 가. 자기이력곡선 23
• 나. 보자력(HC)과 교환 바이어스 자기장(HE) 24
• 2. Co/Ni 다층박막 n=7에서 상부 반강자성 IrMn의 두께에 따른 자구 구조와
• 자구 주기(Domain Period) 25
• 가. 자구 구조 및 자구 주기25
• 나. 서로 다른 두 자기장 방향에서 자구 구조 및 자구 주기 27
• 다. 자구 주기의 이론적 분석 28
• 3. Co/Ni 다층박막 n=9에서 상부 반강자성 IrMn의 두께에 따른 자구 구조와
• 자구 주기29
• 4. 자구 동역학적 측정에 의한 자구 주기 30
• 가. 열적 활성화 모델을 따르는 자화 반전 시간(tau) 측정 30
• 나. 활성화 부피에 해당하는 절댓값 alpha 32
• V. 결 론 34
• 참 고 문 헌 35
• ABSTRACT 38