FePt/BaTiO3 이종접합의 자기적 성질에 대한 연구 : 제일원리계산

Abstract

강자성과 강유전성이 동시에 나타나는 magnetoelectric 물질은 차세대 메모리 장치 등 다양한 응용분야와 그 자체가 가지는 학문적인 의미로 꾸준히 관심 받아왔다. 특히 전이금속과 페로브스카이트 구조의 강유전체의 이종접합은 하나의 물질에서 두 개 이상의 우수한 성질을 얻어내는데 따르는 어려움을 피할 수 있기 때문에 관심 받아온 magnetoelectric 물질 중 하나이다. 본 연구에서는 density functional theory 기반의 ab initio 시뮬레이션을 통해 기존에 우수한 자기적 특성을 가진 것으로 알려진 FePt와 강유전 물질인 BaTiO3의 이종접합을 형성함으로써 얻어진 magnetoelectric 이종접합이 응용분야에서 사용되기 위해 필요한 구조적, 전기적, 자기적 성질에 대해 체계적으로 고찰하였다. FePt/BaTiO3 magnetoelectric 이종 접합은 면 방향으로 압축, 인장변형이2% 발생하였을 때 유전 분극이 각각54%증가, 27% 감소하였으며, 구조의 변형이 없는 상태로BaTiO3 의 분극이 발생하면 분극이 없는 경우와 비교하였을 때 FePt의 자기 이방성이Ti원자의 분극방향에 따라 각각 49% 감소(-z), 17% 증가 (+z) 하였다. 추가적으로 이러한 현상을 이해하기 위해 전자구조를 통한 분석을 수행하였다. 이렇게 물질의 성질간에 나타나는 상호작용을 이용하여 응용분야에 필요한 자기적 성질을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 기대한다.