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BiFeO₃에서 자기전기 거동의 이론적 연구

전문가 제언: ○ 다강성 물질은 동시에 강자성, 강전성 또는 강탄성 거동을 나타내며 자기적, 전기적 또는 구조적 질서 파라미터 상호작용을 한다. 자기전기 물질은 강유전성과 반 강유전성에서 자발적 편극과 강자성, 준 강자성 및 반 강자성에서 자발적 자기화의 질서 파라미터를 갖는다. 다강성 물질의 자기와 전기자유도들의 상호작용은 가한 전기장과 자기장으로 전하와 스핀을 조정할 수 있어 다강성 물질의 개발에 관심이 집중되다.

○ 다강성 물질은 정보의 저장, 스핀기초 전자공학, 센서, 전기적·자기적 편극들로 저장되는 다중상태 메모리 원소, 강유전성 데이터 비트의 기록과 읽기의 새로운 메모리매체 등의 유망한 실용성을 포함한다. 또한 다강성 물질들의 기본물리학은 풍부하고 매혹적 신생 분야이며, 다강성 산화물들의 본성 물리적 성질의 이론적 이해는 명백히 기본적인 과학과 과학기술적 응용 모두를 위해 매우 중요하다.

○ BiFeO₃는 강한 자기전기 상호작용은 물론, 상당한 자기화는 최근 고품질 박막에서 나타났고 강유전성과 강자성의 공존은 벌크 BiFeO₃- PrFeO₃- PbTiO₃고용체에서 관찰되었다. BiFeO₃의 적층필름도 큰 전기편극을 나타내기 때문에 그들은 자기 전기소자 실용성에 대한 유망한 후보물질이다. BiFeO₃의 구조적 최적화에 관한 제일 원리 밀도함수이론 계산의 결과는 BiFeO₃의 화학결합, 구조적, 전자적, 자기적 및 강유전적 성질들은 예측할 수 있었다.

○ 편극 분석은 Fe와 O 원자들로부터 편극에 대한 부분적 기여들은 거의모두 서로 상쇄되고 BiFeO₃에 존재하는 알짜편극은 98% 이상이 주로 Bi 원자들로부터 기인된다. BiFeO₃의 실험적으로 보고된 편극값에서 그 큰 산란은 자발적인 편극의 큰 비 등방성에 관련된다.

○ BiFeO₃의 자기전기 적 이론연구에서 다-강성물질인 BiFeO₃에 대한 제일 원리 DFT 계산의 이론적 결과들은 실험결과들과 좋은 일치를 보였다. 물리학에서 다강성 물질이라는 용어가 사용되기 시작한 것도 최근인 신생 최첨단 연구개발 분야로서 그 기초물리학적 이해와 자기전기공학적 실용화는 광범위하며 이 분야의 산업화 전망도 크게 기대된다.

저자: Ravindran, P; Vidya, R; Kjekshus, A; Fjellvag, H; Eriksson, O; AF Ravindran, P.; Vidya, R.; Kjekshus, A.; Fjellvag, H.; Eriksson, O.
자료유형: 학술정보

원문언어: 영어
기업산업분류: 기초과학