첨단 재료과학부 송승우 박사팀
압전자석의 강유전성 발현원인 규명

  포항공대(POSTECH) 첨단 재료과학부 송승우 박사팀은 네이처가 발간하는 NPG 아시아 머터리얼스지를 통해 다강체이자, 압전자석으로도 알려진 GaFeO3 박막에서 상온에서도 생겨나는 강유전성의 원인을 밝혀내는 한편 이 박막을 통해 상온에서도 충분히 활용할 만한 큰 분극량을 처음으로 측정하는데 성공했다고 발표했다.

  다강체는 강 유전성과 함께 자성을 동시에 가지는 독특한 성질을 가진 희귀한 물질로 강유전체로서의 특성과 자기적 특성을 동시에 가지고 있어 차세대 메모리 소자로의 응용이 기대되는 물질이다.

 

  특히 GaFeO3 란 물질은 지금까지의 연구결과를 살펴보면 이론적으로 예측된 분극량에 비해 50배나 적은 분극량이 관찰되어 왔는데 연구팀은 우선 더욱 강한 전기장에도 견딜 수 있도록 훨씬 높은 결정성을 가지는 박막을 합성했다.

  이 박막에 기존 연구에서 가한 것보다 훨씬 큰 전기장을 가해 이론적으로 예측되어 온 분극량을 측정하는데 성공했다.

  이후 범함수 밀도론을 이용한 계산을 통해 실제로 강유전성을 나타내기 위해서는 기존의 보고되었던 실험에서 가한 전기장보다 훨씬 큰 전기장을 가해주어야 한다는 사실을 밝혀냈다.

  이 연구는 전기적으로 조절 가능한 마이크로파 소자는 물론 비휘발성 자기메모리 개발에 응용할 수 있으며, 스핀트로닉스(spintronics) 중에서도 전기적 저항을 크게 조절할 수 있는 자기저항 센서를 개발하는데 활용될 것으로 전망된다.

  한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단에서 지원하는 중견연구자일반연구자 지원사업 및 BK21 PLUS 첨단 기능성 신물질 시스템 기초연구의 지원을 받아 수행됐다.