학회활동

편집부(편집자) 한국자기학회 1992 韓國磁氣學會誌 Vol.2 No.2

사단법인 한국자기학회 정관 외

편집부(편집자) 한국자기학회 1991 韓國磁氣學會誌 Vol.1 No.1

p-MTJ 구조에서 RKKY 상호작용의 Joule heating 효과

임수빈,정세엽,이택현,박정민,김갑진,김상훈 한국자기학회 2021 한국자기학회 학술연구발표회 논문개요집 Vol.31 No.2

자기 다층 및 초격자 구조에서 나타나는 Rudeman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) 상호작용은 주로 비자성층에 인접한 두 자성 층 사이의 층간 교환 결합에 기인한다. RKKY 상호작용은 자기 터널 접합의 열적 안정성을 높이기 위해 자기 터널 접합 구조에 활용될 수 있다. 특히 최근에는 열적 안정성이 높은 수직 자기 터널 접합 구조(Perpendicular-Magnetic tunnel junction, p-MTJ)에 활용하기 위해 수직 자기 이방성을 갖는 박막의 RKKY 상호작용에 관한 연구가 발표되고 있다. 한편, 스핀 토크를 활용하여 p-MTJ의 자화 컨트롤을 하는 경우, Joule heating이 일어나는데, 이때 소자의 자성 특성이 영향을 받게 된다. 수직 자기 이방성 뿐만 아니라, 교환 결합 바이어스 (exchange bias), RKKY 상호작용 등의 물성도 발열에 의해 변화할 것으로 예상되기 때문에, 해당 물리 변수들의 온도 의존성을 이해하는 것이 중요하다. RKKY 상호작용은 디바이스에서 Joule heating이 증가함에 따라 감소한다고 알려져 있는 반면, p-MTJ 구조에서의 RKKY에 온도에 대한 연구는 활발히 진행되지 않고 있다. 이번 발표에서, 우리는 Si/SiO2 기판 위에 수직 자기 이방성을 갖는 Ta/Pt/Co/[Ni/Co]/Ta/CoFeB/MgO/Ta 구조를 magnetron sputtering 시스템을 이용하여 제작했으며 Synthetic Ferrimagnet이 갖는 RKKY 상호작용의 온도 의존성 관측 결과를 다룬다. 극저온 측정 시스템 (Cryogenic Free Measurement System)을 이용하여 비정상적인 홀 효과 (anomalous Hall effect)를 5 K에서 300 K까지 측정했으며 보자력, 스핀 오빗 토크 스위칭 특성 등 다른 물리 변수들의 온도에 따른 경향성과 비교하고, 그 미시적인 원인에 대해서 논의하고자 한다.

Na로 도핑한 La계 M형 페라이트 소결자석의 자기적 특성

손성우,김부안,권해웅,최재영,이정구 한국자기학회 2021 한국자기학회 학술연구발표회 논문개요집 Vol.31 No.2

AFe12O19 (A = Ba, Sr, Pb)의 화학조성으로 알려져 있는 페라이트의 최대자기에너지적((BH)max)은 대표적인 희토류(RE)-천이금속(TM)계 자석인 NdFeB계 자석의 1/10에 불과하지만 주원료가 산화철(헤마타이트)로서 가격대비 성능이 우수하고 화학적으로 매우 안정한 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 영구자석 중에서 가장 높은 생산량을 유지하고 있다. 각종 스피커나 모터 등 페라이트 소결자석이 사용되고 있는 다양한 용도 중에서 특히 페라이트 자석의 고특성화가 요구되고 있는 분야는 자동차용 모터나 가전용 모터이다. 최근 희토류 원료의 가격이 다시 상승하고 있고 조달 리스크 등으로 인하여 지금까지 NdFeB계 소결자석이 사용되고 있던 산업용 모터나 전기자동차용 구동모터 등에도 페라이트 소결자석의 적용이 검토되고 있다. 1990년대 이후 Sr계 및 Ca계 페라이트에서 Sr<SUP>2+</SUP> 또는 Ca<SUP>2+</SUP>의 일부를 La<SUP>3+</SUP>로 치환하고 동시에 Fe<SUP>2+</SUP>의 일부를 Co<SUP>3+</SUP>로 치환하면 결정자기 이방성과 저온에서의 보자력의 온도계수가 향상되는 것이 보고되고 있다. 그러나, 이러한 Sr-La-Co계 및 Ca-La-Co계 페라이트는 NdFeB계 소결자석을 대체하기에는 여전히 자기특성이 부족하여 페라이트 자석의 고특성화를 위한 연구가 계속되고 있으며 그 일환으로서 La계 M형 페라이트(LaFe12O19)자석이 주목받고 있다. La계 M형 페라이트 자석은 0 K에서 기존 Sr계 및 Ba계 페라이트 자석대비 포화자화(Ms)는 유사하고 결정자기 이방성이 대단히 큰 자석으로 알려져 있지만 M상 단상으로 합성하는 것은 어려운 것으로 보고되고 있다. 또한, Na로 도핑한 La계 M형 페라이트(La0.5Na0.5Fe12O19)자석도 고상반응법으로 M상 단상으로 제조하는 것이 어렵고 주로 단결정으로 자기특성을 평가하는 수준에 머물러 있는 것으로 보고 되고 있다. La0.5Na0.5Fe12O19의 0 K에서의 포화자화는 일반적인 Sr계 및 Ba계 페라이트 자석에 비해서 약 10 % 이상 높은 것으로 보고 되고 있다. 만약 La0.5Na0.5Fe12O19의 Ms를 상온에서 더 높게 유지할 수 있다면 높은 잔류자속밀도를 구현할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Na으로 도핑한 La계 M형 페라이트 소결자석의 Co치환량 변화에 따른 자기적 특성을 논의하고자 한다.

거대자기저항 재료

이성래(S. R. Lee) 한국자기학회 1995 한국자기학회지 Vol.5 No.3

GMR을 갖는 재료의 응용은 매우 광범위하며 크게 세 분야로 대별할 수 있다. 첫째는 자기 재생 헤드로서 2000년 초의 10 Gbits/in² 이상의 고밀도 자기기록 기술에서는 필수 불가결한 재료이다. 둘째는 다양한 분야에 응용될 고감도 자기센서 분야이며, 셋째는 집접화된 자기저항 메모리(MRAM) 분야이다. GMR재료를 사용한 자기센서 시제품은 이미 개발되었고 기존의 AMR재료인 퍼머로이에 비하여 3~20배 이상으로 신호준위가 크고 사용 온도 범위에서 선형성 및 열적안정성도 우수한 것으로 보고되고 있다. MRAM chip의 경우에는 16 Kbits 용량의 시제품이 발표되었고 Mbits 기억용량의 MRAM에 대한 연구가 진행중이다. GMR현상은 발견된지 고작 7년밖에 되지 않았으나 GMR자기센서는 microchip 형태로 이미 상업적으로 개발되었으며 자기디스크용 재생헤드에도 조만간 응용될 것으로 기대되는 등 매우 빠른 속도로 상용화 연구가 진행되고 있다.<br/> GMR 현상의 발견은 자성재료분야 연구 및 응용에 있어 새로운 전기를 마련하였으며 특히 자성과 이동현상이 연계된 분야로서 소위 “Magnetoelectronics”라는 새로운 미래기술의 장이 열리고 있음을 알리고 있다. 현재의 microelectronics 기술에서는 전자와 전자공공을 이용하는 기술이라면 magnetoelectronics 기술에서는 스핀 ↑ 및 스핀 ↓의 두 종류의 전자를 이용하게 된다. 자성체와 도체를 접목한 스핀 트랜지스터 또는 자성체와 반도체를 접목한 스핀-polarized FET(field effect transistor)등의 새로운 개념의 magnetoelectronics 소자의 창출이 기대되고 있다.<br/> 전반적으로 초보적인 연구 단계에 있는 GMR등의 자기이동(magneto-transport) 현상은 반도체 및 광학기술과의 접목을 통하여 소위 magneto-electronics, magneto-optics등의 다양한 새로운 기술 창출이 기대된다. 따라서 자기이동 현상의 기초 연구, 재료 측면의 연구 및 헤드, 센서, MRAM등의 응용기술연구가 국내에서 활발하게 이루어져 21세기 새로운 기술 창출이 기대되는 차세대 자성전자(magnetoelectronics)재료 응용에 대비하여야 할 것이다.

NiFe / Co / Cu / Co 스핀밸브 자기저항 메모리 셀에서 형상자기이방성이 메모리 특성에 미치는 영향

김형준(Hyeong-Jun Kim),조권구(Kwon-Ku Cho),주승기(Seung-Ki Joo) 한국자기학회 1999 韓國磁氣學會誌 Vol.9 No.6

보자력의 차이를 나타내는 NiFe(60Å)/Co(5Å), Co(30Å) 두 자성층으로 구성된 NiFe(60Å)/Co(5Å)/Cu(40~60Å)/Co(30Å) 스핀밸브 박막을 일반적인 사진식각 공정을 사용하여 ㎛ 크기의 자기저항 메모리 셀로 패턴하고, 형상자기이방성이 자기저항 메모리 셀의 스위칭 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 자기저항 메모리 셀의 출력 및 스위칭 특성은 셀의 크기에 따라 1 ㎃의 일정한 전류와 30 Oe 이내의 스위칭 자장에서 수 ~ 수십 ㎷의 출력 전압을 나타내었다. 특히, NiFe/Co/Cu/Co 스핀밸브 박막의 증착시 기판에 의해 유도된 결정성에 의한 일축자기이방성과 스핀밸브 박막을 직사각형 형태의 셀로 패턴할 때 부가되는 형상자기이방성의 크기 및 방향을 적절히 조절함으로써, 메모리 셀을 구성하는 NiFe/Co 층의 스위칭 자장을 약 1/3로 감소시킬 수 있었으며, 이는 자기저항 메모리 셀의 크기가 서브마이크론 범위로 감소될 때 발생하는 스위칭 자장의 증가 문제를 해결하는 데 도움이 될 것으로 사료된다. NiFe(60 Å)/Co(5 Å)/Cu(60 Å)/Co(30 Å) spin valve thin films were patterned into magnetoresistive random access memory (MRAM) cells by a conventional optical lithography process and their output and switching properties were characterized with respect to the cell size and geometry. When 1 ㎃ of constant sense current was applied to the cells, a few or a few tens of ㎷ of output voltage was measured within about 30 Oe of external magnetic field, which is an adequate output property for the commercializing of competitive MRAM devices. In order to resolve the problem of increase in the switching thresholds of magnetic layers with the downsizing of MRAM cells, a new approach using the controlled shape anisotropy was suggested and interpreted by a simple calculation of anisotropy energies of magnetic layers consisting of the cells. This concept gave a reduced switching threshold in NiFe(60 Å)/Co(5 Å) layer consisting of the patterned cells from about 15 Oe to 5 Oe and it was thought that this concept would be much helpful for the realization of competitive MRAM devices.

졸-겔법으로 합성한 페롭스카이트 La0.7+ySr0.3+zMn1+xO3에서 양이온 과잉 첨가가전기비저항 및 저자기장 자기저항 특성에 미치는 영향

정효리,허재희,강영민 한국자기학회 2025 한국자기학회지 Vol.35 No.3

본 연구에서는 졸-겔(sol-gel) 방법으로 페롭스카이트 망간산화물 La0.7Sr0.3MnO3와 양이온 La, Sr 및 M n 중 하나의 함량을 초과시킨 조성 La0.7+ySr0.3+zMn1+xO3(x = 0.3, 1.0; y = 0.1, 0.2; z = 0.1, 0.2)을 합성하여 이들 시료들의 결정 구조, 미세 구조, 전기적 및 자기저항 특성에 미치는 영향을 조사하였다. X선 회절 분석 결과, Mn, La, Sr의 초과 첨가에 따라 다양한 이차상이 형성되었으며, 주상인 페롭스카이트 결정 구조에서 미세한 조성 변화가 관찰되었다. 전기비저항 측정에서는 다공성 미세 구조에 도 불구하고 일부 조성에서 오히려 저항이 감소하는 결과를 보였으며, 이는 결정립계 특성의 변화에 기인한 것으로 해석된다. 상온 5 kOe 자기장 조건에서의 자기저항(MR) 특성은 기본 조성인 La0.7Sr0.3MnO3에서 MR = 2.66%가 얻어진 데 비해, La를 과량 첨가한 시료들(y = 0.1, 0.2)은 각각 MR = 3.0%, 3.3%로 자기저항 특성의 향상을 보였다. 이는 과첨가된 La에 의해 2차상이 형성되고, LSMO 결정립계 특성이 스핀 의존 산란을 강화시키는 방향으로 변화되었기 때문으로 판단된다. 이러한 조성 제어를 통한 자기저항 특성의 향상은 자자기 센서, 모터 회전 감지 센서, 환경 자기장 검출용 센서 등 다양한 응용 분야에서의 활용 가능성을 시사한다. In this study, perovskite manganites of base composition La0.7Sr0.3MnO3 and cation-excess compositions La0.7+ySr0.3+zMn1+xO3 (x =0.3, 1.0; y = 0.1, 0.2; z = 0.1, 0.2) were synthesized using the sol-gel method, in which the content of one of the cations—La, Sr, or Mn—was increased. The effects of these compositional variations on the crystal structure, microstructure, electrical, and magnetoresistance properties of the samples were investigated. X-ray diffraction analysis revealed the formation of various secondary phases due to the excess addition of Mn, La, and Sr, along with subtle compositional changes in the dominant perovskite crystal structure. Despite the porous microstructure, electrical resistivity measurements showed a decrease in resistivity for certain compositions, which is attributed to changes in grain boundary characteristics. Under a 5 kOe magnetic field at room temperature, the magnetoresistance (MR) of the stoichiometric La0.7Sr0.3MnO3 was 2.66%, whereas the La-rich samples (y = 0.1, 0.2) exhibited enhanced MR values of 3.0% and 3.3%, respectively. This improvement is considered to result from the formation of secondary phases and changes in the grain boundary properties of LSMO, which enhance spin-dependent scattering. The enhancement of magnetoresistance through compositional control suggests potential applicability in various sensor devices, such as self-magneticsensors, motor rotation detectors, and environmental magnetic field sensors.

학회활동

편집부(편집자) 한국자기학회 1991 韓國磁氣學會誌 Vol.1 No.2

2차원 물질의 자기력 현미경(MFM) 연구 동향

김태우,나현웅,이호웅,허윤,이년종,김상훈 한국자기학회 2025 한국자기학회지 Vol.35 No.3

2차원 자성 물질은 전이 금속 칼코겐화합물 및 반데르발스 자성 결정과 같은 원자층 수준의 결정 구조를 가지며, 기존 벌크 물질에서는 관찰되지 않는 고유의 자기적 특성을 보인다. 이러한 시스템에서의 자기 상호작용과 위상학적 스핀 구조 연구는 차세대 스핀트로닉스 및 양자 정보 기술 응용을 위한 핵심 기술 기반을 제공한다. 본 리뷰에서는 이들 물질의 자기적 특성을 나노스케일에서 분석하기 위한 핵심 기법으로서의 자기력 현미경(MFM)에 대해 다룬다. 특히 M FM의 기본 원리, 측정 모드, 정량적 분석 기술뿐만 아니라, 최근 연구 동향을 종합적으로 정리하며, 자기 도메인 및 도메인 벽, 스커미온(skyrmions) 등 위상학적 스핀구조, 외부 자극에 대한 자기적 응답, 정량적 모델링 기반 분석 기법까지 폭넓게 살펴본다. 마지막으로, MFM 기술의 한계점과 이를 극복하기 위한 미래 연구 방향성을 제시한다. Two-dimensional (2D) magnetic materials, such as transition metal dichalcogenides (TMDs) and van der Waals magnets, present unique quantum magnetic behaviors distinct from their bulk counterparts. These atomically thin systems have opened exciting avenues for developing spin-based technologies and topological magnetism. Magnetic force microscopy (MFM) has emerged as a pivotal tool for characterizing such materials at the nanoscale. This review explores the principles, operational modes, and advanced analytical approaches of MFM, emphasizing recent progress in imaging magnetic domains, skyrmions, and spin textures in 2D systems. We further highlight quantitative modeling strategies, artifact mitigation, and the integration of MFM with external stimuli. Finally, we offer perspectives on the challenges and future potential of MFM in spintronics, nanomagnetism, and quantum material research.

학회활동

편집부(편집자) 한국자기학회 1992 韓國磁氣學會誌 Vol.2 No.1