펨토초레이저를 이용한 Heusler 합금의 자성패터닝 연구

Abstract

Co₂MnSi 박막, Co₂MnSi 벌크 메탈, Cu2MnSn, 이렇게 3종류의 호이슬러 합금( Heusler alloy )을 제작 하였으며, 펨토초레이저 간섭 유도 결정화 또는 비정질화( Femtosecond laser-interference induced amorphization or crystallization, FLIA or FLIC )를 이용하여 이러한 호이슬러 합금의 선택적인 결정화 또는 비정질화를 통해 주기적인 자성구조를 형성하는데 성공하였다. 펨토초레이저의 파워와 펄스 수의 조정을 통해서 비정질 박막의 경우 부분적인 결정화를 이룰 수 있었으며 반면에 결정화된 물질은 부분적인 비정질화를 이룰 수가 있었다. 각각의 샘플은 2μm 주기의 규칙적인 간격으로 물질 구조가 변화됨으로써 강자성과 상자성이 교차되는 라인이 형성되었으며 그에 따른 자성특성의 변화를 보여주었다. 이렇게 형성된 각각의 샘플들의 Magnetic Force Microscopy ( MFM ) 이미지는 1차원의 주기적인 자성 도메인을 명백히 나타내었고, Transmission Electron Microscopy( TEM )을 통해 미세구조의 변화를 확인하였다. 이러한 연구결과는 광학에 의한 자성의 변화를 확인시켜주는 결과이며, 이로써 광학과 자성의 연관관계에 대한 새로운 과학적 연구의 계기를 마련해 주었다. 또한 주기적인 자성 구조는 2차원적인 패턴으로 응용될 수 있으며 그러한 결과는 영구적인 magnetic identification 또는 magnetic photonic crystal 로의 응용이 가능하다.; Femtosecond laser-interference induced amorphization (FLIA) was used to form a spatially periodic magnetic structure by selectively crystallizing or amorphizing the surface of heusler alloys which are Co2MnSi thin film, Co2MnSi bulk and Cu2MnSn thin film. Regularly spaced alternating lines with a periodicity of 2 ㎛ were produced by FLIA. The selective crystallizing or amorphizing the surface of the materials is achieved by modifying the number of pulses and power of femtoscond laser. Magnetic force microscopy of the samples clearly revealed one-dimensional periodic magnetic domains resulting from the modulated surface structurewhich was confirmed by transmission electron microscopy. The periodicity of the modulated structure can be further decreased or the process can be modified to write 2-dimensional pattern so that the resulting magnetic structure can be potentially utilized fora permanent magnetic identification or magnetic photonic crystal.