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저자정보
안세현 (숙명여자대학교) 허지원 (숙명여자대학교) 한정아 (숙명여자대학교) 김미영 (숙명여자대학교)
저널정보
한국자기학회 한국자기학회지 한국자기학회지 제30권 제1호
발행연도
2020.2
수록면
1 - 7 (7page)
DOI
10.4283/JKMS.2020.30.1.001

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이 연구에서는 전이금속 칼코겐화합물(Transition Metal Dichalcogenides, TMDC)인 1T 구조의 CrSe₂ 합금 단층 박막 및 Cr을 Zr과 W으로 50% 치환 도핑한 Cr<SUB>0.5</SUB>Zr<SUB>0.5</SUB>Se₂와 Cr<SUB>0.5</SUB>W<SUB>0.5</SUB>Se₂에 대하여 밀도범함수론(Density Functional Theory)에 입각한 제일원리적 전자구조 계산을 수행함으로써, 전이금속 Cr을 더 무거운 전이금속으로 치환함으로써 수평방향 격자 상수의 변화를 유도하고, 이를 통하여 강자성 상태를 안정화시킬 수 있음을 보였다. 우선 순수한 CrSe₂ 1T 단층의 상자성(paramagnetic, PM), 강자성(ferromagnetic, FM) 및 반강자성(antiferromagnetic, AFM) 상태에 대한 구조 최적화 계산을 통하여 (i) 수평방향 줄구조(in-plane stripe)의 스핀 배열을 갖는 A FM 상태가 다른 자성 상태에 비하여 가장 낮은 에너지를 갖는 기저상태이며 (ii) AFM과 F M 상태의 에너지 차이가 0.03 eV/unitcell로 매우 작아서, 이 합금에 수평방향 변형(in-plane strain)이 인가되어 약 2.7%의 격자상수 증가가 생기면 AFM에서 F M 상태로 자성 상변화가 일어날 수 있음을 보였다. 이에 수평방향 변형을 유도하기 위하여 3d 전이금속 Cr을 4d 및 5d 전이금속인 Zr과 W으로 50% 치환 도핑한 화합물 Cr<SUB>0.5</SUB>Zr<SUB>0.5</SUB>Se₂와 Cr<SUB>0.5</SUB>W<SUB>0.5</SUB>Se₂의 원자구조 및 자성 안정성 계산을 수행하였으며, 예측한 바 대로 수평방향의 격자상수 증가와 F M 기저상태의 안정화 효과를 확인하였다. 특히 Zr을 이용하여 치환 도핑 했을 때 6.8%에 달하는 격자 상수의 증가와 함께 해당 합금의 자성 원천인Cr 원자의 스핀 자기 모멘트가 향상되는 결과를 얻음으로써, 이것이 저차원계 강자성 TMDC 물질을 얻기 위한 효과적인 방법임을 알 수 있었다.
#density functional theory #magnetic phase stability #transition metal dichalcogenides #electronic structures calculation #밀도범함수론 #자성 안정성 #강자성 #반강자성 #전이금속 칼코겐 화합물 #전자구조계산

목차

I. 서론
II. 계산방법 및 원자구조
III. 결과 및 논의
IV. 결론
References

참고문헌 (15)

참고문헌 신청
K. S. Novoselov / 2004 / Science 306:666 google schola M. Xu / 2013 / Chem. Rev 113:3766 google schola B. Radisavljevic / 2011 / Nature Nanotech 6:147 google schola J. Kang / 2012 / Appl. Phys. Letts 102:012111 google schola A. Splendiani / 2010 / Nano Lett 10:1271 google schola

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