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극저온용 강자성 공명 측정 시스템 개발
한국자기학회지, Volume 31, Number 2, 30 Apr 2021, Pages 62-68
Abstract
강자성 물질의 자화(magnetization)는 외부 자기장을 중심으로 세차운동을 하고, 외부에서 전자기파를 인가하면 물질이 외부 전
자기파를 흡수하는 강자성 공명 현상(ferromagnetic resonance, FMR)이 일어난다. 강자성 공명은 강자성 물질의 스핀 동역학을
분석할 수 있는 아주 유용한 기술이다. 또한 스핀 펌핑(spin pumping)에 의한 역 스핀 홀 효과(ISHE)는 강자성체의 인접한 전도
체에 스핀 전류를 주입할 수 있다. 본 논문에서 현재 대부분 외산 장비에 의존해서 사용하고 있는 극저온용 ISHE-FMR 측정 장
비의 국산화를 위해 장비 개발 과정을 간략하게 소개한다. 개발된 장비는 ISHE-FMR을 동시에 측정이 가능 하며 다양한 온도
범위(4~300 K)에서 사용할 수 있다. 끝으로, 장비 테스트를 위해 상전이 온도가 220 K인 분자기반 강자성 절연체 Cr-PBA와 Co
박막의 FMR 신호 및 ISHE 전압을 측정하고 각 시료의 감쇠상수 값을 참고 문헌의 결과와 비교한다.
The ferromagnetic resonance (FMR) including inverse spin hall effect (ISHE) by spin pumping is a useful method to analyze the
spin dynamics of ferromagnetic material and the spin-charge conversion of ferromagnet/normal metal heterostructure. For localization
of the ISHE-FMR system, we have developed a customizable ISHE-FMR system. The developed ISHE-FMR system can
simultaneously measure the ISHE voltage and FMR signal in the various range of temperature (4~300 K). From this ISHE-FMR
system, we measured the FMR derivative absorption signals and ISHE voltage of molecule-based ferromagnetic insulator (Cr-PBA,
Tc = 220 K) and Co thin film. And we show the design and manufacture process of ISHE-FMR system briefly, and discuss the Gilbert
damping constant of all the test samples compared with reference value.
자기파를 흡수하는 강자성 공명 현상(ferromagnetic resonance, FMR)이 일어난다. 강자성 공명은 강자성 물질의 스핀 동역학을
분석할 수 있는 아주 유용한 기술이다. 또한 스핀 펌핑(spin pumping)에 의한 역 스핀 홀 효과(ISHE)는 강자성체의 인접한 전도
체에 스핀 전류를 주입할 수 있다. 본 논문에서 현재 대부분 외산 장비에 의존해서 사용하고 있는 극저온용 ISHE-FMR 측정 장
비의 국산화를 위해 장비 개발 과정을 간략하게 소개한다. 개발된 장비는 ISHE-FMR을 동시에 측정이 가능 하며 다양한 온도
범위(4~300 K)에서 사용할 수 있다. 끝으로, 장비 테스트를 위해 상전이 온도가 220 K인 분자기반 강자성 절연체 Cr-PBA와 Co
박막의 FMR 신호 및 ISHE 전압을 측정하고 각 시료의 감쇠상수 값을 참고 문헌의 결과와 비교한다.
The ferromagnetic resonance (FMR) including inverse spin hall effect (ISHE) by spin pumping is a useful method to analyze the
spin dynamics of ferromagnetic material and the spin-charge conversion of ferromagnet/normal metal heterostructure. For localization
of the ISHE-FMR system, we have developed a customizable ISHE-FMR system. The developed ISHE-FMR system can
simultaneously measure the ISHE voltage and FMR signal in the various range of temperature (4~300 K). From this ISHE-FMR
system, we measured the FMR derivative absorption signals and ISHE voltage of molecule-based ferromagnetic insulator (Cr-PBA,
Tc = 220 K) and Co thin film. And we show the design and manufacture process of ISHE-FMR system briefly, and discuss the Gilbert
damping constant of all the test samples compared with reference value.
Keywords: 장비개발; 강자성 공명; 역 스핀 홀 효과; 극저온; 감쇠상수 development of equipment; ferromagnetic resonance; inverse spin Hall effect; low temperature; damping constant
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2021.31.2.062