나노기술 및 정책 정보

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히로시마(広島)대학 대학원 이학연구과, 고휘도광과학연구센터(JASRI) 등의 공동 연구그룹이 대형 방사광시설 SPring-8의 연X선 고체분광빔라인(BL25SU)에 있어 고휘도싱크로트론 방사광을 이용한 ‘각도분해광전자분광(ARPES)법’을 이용하여 다기능성 강자성 물질로 알려진 ‘Co2MnGe 호이즐러(heusler) 합금’의 3차원 밴드 구조를 관측하는 데 성공, 이론적으로 예측되었던 하프 메탈을 나타내는 밴드 구조를 세계 최초로 규명함. 물질의 전기 전도의 기원을 규명하기 위해서는 물질 내부의 전자 밴드 구조에 대해 상세한 지식이 필수적임. Co2MnGe로 대표되는 호이즐러 합금은 오랫동안 연구되어 왔음에도 불구하고 벌크 3차원적 밴드 구조의 직접 관측은 실현되지 않았음. 연구진은 고품질의 단결정 시료를 초고진공 상태에서 파단(破断)하고 매우 좁혀진 방사광을 이용하여 10μm정도 크기의 평면 표면을 타깃으로 측정하는 방법을 통해, 지금까지 밝혀지지 않았던 Co2MnGe 호이즐러 합금의 3차원적인 밴드 구조를 처음으로 관측함. 관측된 밴드 구조가 이론적 계산 결과와 일치함으로써 Co2MnGe이 하프 메탈 밴드 구조를 갖는 것이 규명됨. 본 연구 성과는 호이즐러 합금의 향후 각도 분해 광전자 분광 연구뿐만 아니라 스핀트로닉스 분야의 장치 개발 및 이론 계산에 의한 물질 개척에도 영향력 있는 지침을 제공할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Physical Review Letters’ (“Visualizing Half-Metallic Bulk Band Structure with Multiple Weyl Cones of the Heusler Ferromagnet”) 지에 게재됨.