산소 분압에 따른 준강자성 NiCo2O4 (110) 박막의 격자 변형과 자기 이방성 (Oxygen Pressure Dependence of Lattice Strain and Magnetic Anisotropy in Ferrimagnetic NiCo2O4 (110) film)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 72권 / 3호 / 167 ~ 172페이지
· 저자명 : 김정배, 도중회

초록

에피탁시 NiCo2O4 (110) 박막이 펄스레이저 증착법으로 5 – 200 mTorr 산소 분위기에서 MgAl2O4 (110) 기판 위에 제작되었다. X-선 회절측정 결과, 산소 분압이 증가함에 따라 NiCo2O4 박막의 (110) 피크는 낮은 각도 쪽으로 이동하였으며, 특히 면간거리는 20 mTorr 근처에서 상대적으로 큰 변화를보였다. 락킹커브 측정은 박막의 결정성이 우수함을 뒷받침하였으며, 원자 힘 현미경 측정은 표면 거칠기가1 nm 이하로 평탄한 박막들임을 보여주었다. 자기-광 커 효과 측정으로 시료들은 상온에서 준강자성을띠고 평면 내에서 뚜렷한 단축 자기 이방성을 가짐이 확인되었다. 산소 분압이 증가할수록 박막의준강자성-상자성 상전이 온도가 약 305 K에서 약 365 K까지 증가하였으며, 온도에 따른 저항 측정을통해 전기적으로 금속성과 준강자성이 함께 나타남을 확인하였다. 결론적으로, 산소 분압이 증가함에따라 산소결함이 줄고 팔면체 위치를 차지하는 Ni3+ 이온이 많아져 전체 스핀 합이 커지므로 준강자성 특성은 강해지며, 격자 변형이 커짐에 따라 스핀-궤도 결합에 의해 자기 이방성 증가하는 것으로 생각된다.

영어초록

Epitaxial nickel cobaltite (NiCo2O4) (110) films were grown on magnesium aluminate (MgAl2O4) (110) at oxygen pressures ranging from 5 to 200 mTorr using pulsed laser deposition. Using X-ray diffraction, a shift in the (110) peak to a lower angle was suggested to have occurred as the oxygen pressure increased with a relatively large change in interplanar spacing at approximately 20 mTorr.
The rocking curve supported the view that NiCo2O4 films had high crystallinity, and atomic force microscopy images suggested that films had few irregularities below 1 nm. The measurement of the magneto-optic Kerr effect suggested that the NiCo2O4 films were ferrimagnetic at room temperature and possessed a distinctive uniaxial in-plane magnetic anisotropy. As the oxygen pressure increased, the ferrimagnetic-to-paramagnetic transition temperature increased from ∼305 to ∼365 K. All of the films displayed metallic and ferrimagnetic properties. Consequently, an increase in oxygen pressure is likely to induce a decrease in oxygen defects and an increase in nickel(III) ion occupation of the octahedral sites, resulting in strengthening of the ferrimagnetic properties. In addition, this will presumably enhance lattice strain, resulting in a reinforcement of the magnetic anisotropy due to spin-lattice coupling.

참고자료

· 없음