★ 2018. 4. 9.(월) 조간(온라인 4. 8.(일) 12:00)부터 보도하여 주시기 바랍니다.

보도자료
	<홍보실> 실장 김한기, 담당 장효정 ☎ 042-869-6116
<자료문의> 광주과학기술원 신소재공학부 조지영 교수(062-715-2326), 이성수 박사과정
다중강성 물질의 강유전성, 강자성 제어 가능 - 차세대 전자소자로서의 응용가능성 열어 -

□ 다중강성 물질의 전기적 성질과 자기적 성질을 제어할 수 있는 방법이 발견되어 차세대 전자소자 개발에 한걸음 다가갔다. 조지영 교수(광주과학기술원), 이성수 박사과정(광주과학기술원), 김영민 교수(성균관대학교) 연구팀이 다중강성 박막에서 강유전성과 강자성이 발현되는 원리를 규명했다고 한국연구재단은 밝혔다.

□ 다중강성은 강유전성과 강자성의 성질을 모두 갖는 성질이다. 전기장을 형성하는 강유전성 물질은 컴퓨터 메모리칩, 캐패시터 등에 사용되고, 자성을 띠는 강자성 물질은 하드디스크 자기헤드부터 전기제품의 모터까지 다양하게 활용된다. 두 가지 성질을 모두 가진 다중강성은 신개념 소재 및 소자로 개발될 것으로 기대되며 연구가 활발히 이루어지고 있다.

□ 연구팀은 다중강성 물질인 비스무스철산화물(BiFeO3)* 박막의 산소원자 위치를 인위적으로 조절하여 강유전성과 강자성을 동시에 제어할 수 있음을 밝혀냈다.

* BiFeO3 : 가장 많이 연구되고 있는 다중강성 재료 중의 하나. 박막 형태일 때 상온에서 다중강성을 보이며 특히 매우 큰 강유전성을 가진다고 2003년 보고됨. 이러한 특수한 성질 덕분에 차세대 메모리 재료에서 중요한 후보로 기대되고 있음.

□ 또한 고품질 박막 제작 기술을 개발하여 산소원자 위치를 조절할 수 있는 박막의 두께를 10배 이상 증가시켰고, 그 결과 강유전성과 강자성의 크기를 기존 대비 2배 이상 향상시키는 데 성공하였다.

□ 조지영 교수는 “지금까지는 수 나노미터 이하의 경계면 영역에서만 산소원자 위치 조절이 가능하여 강유전성과 강자성의 측정이 어렵기 때문에 전자소자로서 응용성이 떨어지는 한계가 있었다. 이 연구에서 강유전성과 강자성의 크기를 향상시킴과 동시에 제어 가능하도록 하여 다중강성 물질의 응용 가능성을 크게 높였다”고 연구의 의의를 설명했다.

□ 이 연구는 포항 가속기연구소 구태영 박사, 성균관대학교 김윤석 교수, 광주과학기술원 조병기 교수, 울산과학기술원 이준희 교수 등과 공동으로 진행됐다.

□ 이 연구는 한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업(교육부 소관), 미래소재디스커버리사업 및 국가전략프로젝트(과학기술정보통신부 소관), 포스코청암재단 청암과학펠로십, 양자전자소재은행 등의 지원으로 수행되었다. 재료과학분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Fuctional Materials)* 3월 26일에 게재되었고, 표지논문(Frontispiece)으로 선정되었다.

* 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Fuctional Materials) : 독일의 와일리(Wiley)에서 발간하는 오랜 역사와 권위를 인정받는 국제학술지. 영향력지수(impact factor) 12.12.

<참고자료> : 1. 주요내용 설명	2. 그림 설명	3. 연구자 소개

□ 주요내용 설명

□ 논문명, 저자정보

논문명	Correlation between geometrically-induced oxygen octahedral tilts and multiferroic behaviors in BiFeO3 films
저 자	조지영(교신저자, 광주과학기술원), 이성수(공동 제1저자, 광주과학기술원), 김영민(공동 제1저자, 성균관대학교), 이현재(울산과학기술원), 서옥균(광주과학기술원), 정후영(울산과학기술원), 치엔흐어(오크리치 국립연구소), 알비나 보리세비치(오크리치 국립연구소), 강보연(광주과학기술원), 권오웅(성균관대학교), 강승훈(성균관대학교), 김윤석(성균관대학교), 구태영(포항가속기연구소) 이종수(경희대학교), 노도영(광주과학기술원), 조병기(광주과학기술원), 서지희(울산과학기술원), 이준희(울산과학기술원)

□ 연구의 주요내용

1. 연구의 필요성

○ 강유전성 물질은 컴퓨터 메모리칩 또는 캐패시터 등에 사용되고, 강자성 물질은 하드디스크 자기헤드에서 모든 전기제품의 모터까지 다양하게 활용되고 있다.

○ 보통의 물질들은 유전성과 자성 중 한 가지만 갖고 있는데, 2003년 상온에서 두 성질을 모두 갖는 다중강성 물질인 비스무스 철 산화물(BiFeO3) 이 발견되었다. 이를 사용하여 새로운 개념의 소재와 전자소자를 개발하려는 노력이 전 세계적으로 활발하게 이루어지고 있다.

○ 이러한 비스무스 철 산화물(BiFeO3) 은 상온에서 높은 강유전성을 갖고 있지만, 강자성이 약하고 크기 제어가 어려운 단점이 있다.

2. 연구내용

○ 연구팀은 상온에서 강유전성과 강자성을 동시에 갖는 대표적 다중강성 물질인 비스무스철산화물(BiFeO3) 박막의 산소 원자 위치가 인접해 있는 스트론튬루테늄산화물(SrRuO3) 하부전극의 산소 원자 위치에 영향을 받는다는 것을 투사 주사 전자 현미경(STEM)을 통해 확인하였다.

○ 이때 스트론튬루테늄산화물(SrRuO3) 하부전극의 결정구조 및 산소 원자의 위치에 따라 비스무스철산화물(BiFeO3) 박막의 결정구조 및 산소 원자 위치가 변화되고, 강유전성과 강자성이 동시에 영향을 받는다는 것을 X선 회절기(XRD), 초전도 양자 간섭장치(SQUID), 압전현미경(PFM) 등을 통해 관찰하였다.

○ 또한, 강유전성과 강자성의 크기를 기존 대비 2배 이상 향상시키는데 성공했고, 펄스레이저증착법(PLD)을 이용해 산소 원자 위치 조절이 가능한 박막 두께를 기존보다 10배 이상 증가시킬 수 있는 고품질 박막제작 기술을 개발하였다.

3. 연구성과/기대효과

○ 지금까지는 수 나노미터 이하의 경계면 영역에서만 산소원자 위치 조절이 가능하여 강유전성과 강자성의 측정이 어렵기 때문에 전자소자로서 응용성이 떨어지는 한계가 있었다.

○ 연구팀은 강유전성과 강자성의 크기를 향상시킨 것뿐만 아니라, 자유롭게 제어 가능하도록 하여 다중강성 물질의 차세대 전자소자 응용 가능성을 크게 높였다.

□ 그림 설명

(그림) 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials) 표지논문(Frontispiece)선정

□ 연구자 소개

<조지영 교수, 교신저자>

1. 인적사항

○ 소 속 : 광주과학기술원

○ 전 화 : 010-715-2326

○ e-mail : jyjo@gist.ac.kr

2. 학력

○ 1997 ~ 2002	서울대학교 (물리교육학 학사)

○ 2002 ~ 2007	서울대학교 (물리학 박사)

○ 2007 ~ 2008	서울대학교 (박사후 연구원)

○ 2008 ~ 2010	미국 위스콘신-메디슨(Wisconsin-Madison) 대학교 (박사후 연구원)

3. 경력사항

○ 2011 ~ 현재	광주과학기술원 신소재공학부 교수

○ 2012	한국물리학회 봄비물리학상 수상

○ 2013	포스코 청암재단 청암과학 펠로쉽 수상

○ 2017	GIST 우수연구상 수상

4. 전문분야 정보

○ 고체 물리 (에너지 하베스팅 물질 연구)

5. 연구지원 정보

○ 2014 ~ 2017	과학기술정보통신부·한국연구재단 일반연구자지원사업(여성과학자)

○ 2016 ~ 2019	교육부·한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업(기본연구)

○ 2017 ~ 2019	과학기술정보통신부·한국연구재단 해외대형연구시설 활용연구지원사업

○ 2017 ~ 2023	과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업

○ 2017 ~ 2020	과학기술정보통신부·한국연구재단 국가전략프로젝트

<이성수 박사과정, 공동 제1저자>

1. 인적사항

○ 소 속 : 광주과학기술원

○ 전 화 : 062-715-3215

○ e-mail : hellosungsu@gmail.com

2. 학력

○ 2002 ~ 2009	동국대학교 (물리학 학사)

○ 2010 ~ 2012	광주과학기술원 (광공학 응용물리학 석사)

○ 2013 ~ 현재	광주과학기술원 (신소재공학 박사과정)

3. 경력사항

○ 2007	광주과학기술원 나노과학기술경진대회 장려상

○ 2013	국제나노과학 및 나노기술 학술대회 우수 포스터 발표상

○ 2015	방사광 이용자 연구발표회 우수포스터 발표상

○ 2016	한국물리학회 우수 포스터 발표상

○ 2016 ~ 현재	LG전자 소재/생산기술원 산학장학생

○ 2017	유전체연합심포지엄 우수 포스터 발표상

○ 2017	한국물리학회 우수 구두 발표상

4. 전문분야 정보

○ 고체 물리 (다중강성 물질 박막연구)

<김영민 교수, 공동 제1저자>

1. 인적사항

○ 소 속 : 성균관대학교 에너지과학과

○ 전 화 : 031-299-4059

○ e-mail : youngmk@skku.edu

2. 학력

○ 1991 ~ 1999	강원대학교 (재료공학과 학사)

○ 1999 ~ 2001	서울대학교 (재료공학부 석사)

○ 2005 ~ 2010	KAIST (신소재공학과 박사)

○ 2010 ~ 2013	미국 오크리지국립연구소 (박사후 연구원)

3. 경력사항

○ 2016 ~ 현재	성균관대학교 에너지과학과 조교수

○ 2002 ~ 2015	한국기초과학지원연구원 전자현미경연구부 책임연구원

○ 2004	과학기술부 장관상 (No. 9599)

○ 2004	기초기술이사회장 표창 (No. 04-02-01)

○ 2014	대전시 이달의과학기술인상 (No. 30666)

4. 전문분야 정보

○ 주사형투과전자현미경분석

○ 전자에너지손실분광분석