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Home > Issues > Volume21 (2011) > No.3(pp83-120)

Pulsed Laser Deposition을 이용한 Zn0.4Fe2.6O4 박막의 합성과 그 결정성 및 자기적 특성의 연구

한국자기학회지, Volume 21, Number 3, 30 Jun 2011, Pages 88-92
장안나 (충남대학교 물리학과), 송종현 * (충남대학교 물리학과), 박창엽 (카이스트 물리학과)
Abstract

Pulsed Laser Deposition 방법을 사용하여 Zn0.4Fe2.6O4 박막을 증착하였으며 이의 결정성 및 자기적 특성을 증착온도의 함수로 조사하였다. 증착온도가 300 oC이었을 경우 박막은 코런돔(corundom) α-Fe2O3 또는 워자이트(wurzite) ZnO 구조를 지니고 있었으나 증착온도가 500 oC로 증가되었을 경우에는 Zn0.4Fe2.6O4 (111)/Al2O3(0001)의 결정 방향을 지닌 매우 안정된 역스피넬(inverse spinel) 성장이 이루어졌으며 또한 표면의 거칠기도 증착온도가 300 oC 일 때 보다 더 평평하여졌다. 이러한 역스피넬 Zn0.4Fe2.6O4박막에서는 X-선 산란 분석 결과 α-Fe2O3, ZnO에 해당하는 픽들은 전혀 관측되지 않았으며 이러한 사실들은 Zn가 증착온도를 높여줌에 따라 역스피넬의 사면체 자리에 치환되었음을 의미한다. M-H 곡선의 측정 결과 증착온도 300 oC 박막은 자성 특성이 거의 관측되지 않은 반면 500 oC 박막의 경우에는 매우 뚜렷한 강자성 특성을 확인할 수 있었으며 벌크보다 작은 포화자화 값은 팔면체 자리의 Fe 스핀들의 삐뚤림(canting)에 의한 것으로 이해된다.

We grew Zn0.4Fe2.6O4 thin films using Pulsed Laser Deposition and studied their crystal structure and magnetical characteristics as a function of growth temperature (Tg). For the film with Tg= 300 oC, X-ray reflections from α-Fe2O3 and ZnO were observed. However, when Tg was increased from 300 to 500 oC, crystal structure of inverse spinel was stabilized with the crystal orientation ofZn0.4Fe2.6O4 (111)/Al2O3(0001) without any detection of α-Fe2O3 and ZnO phases. The surface morphology shows flattening behavior with increasing Tg from 300 to 500 oC. These observations indicate that Zn is substituted into tetrahedron A-site of the inverse-spinel Fe3O4. M-H curves exhibit clear ferromagnetism for the
sample with Tg= 500 oC whereas no ferromagnetism is observed for the film with Tg= 300 oC.

 

Keywords: 강자성반도체; 자철광; 스핀주입; ZnxFe3 − xO4; ferromagnetic semiconductor; magnetite; spin injection; ZnxFe3 − xO4
DOI: 10.4283/JKMS.2011.21.3.088