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오카야마대학(岡山大學), 고휘도광과학연구센터(JASRI) 등의 공동 연구그룹이 세계 최초로 강유전체의 전기 분극에서 유래한 ‘경사진(skewed) 밴드’ 구조를 관찰하는 데 성공함. 연구진은 전기 분극이 단일 배향된 강유전체 박막을 정밀 합성하고, 대형방사광시설(SPring-8)의 고휘도 X선을 이용하여 ‘깊이 분해 측정’을 실시함으로써 기울어진 밴드 구조를 관측함. SPring-8 BL47XU 빔 라인에는 세계에서 유일한, 방사광 경X선 및 X선 조사(照射)로 인해 방출되는 광전자의 각도를 유지하면서 검출할 수 있는 광각 렌즈 조합 실험 장치가 있음. 본 연구에서 이용한 장치는 1㎛ 정도에 집광시킨 X선을 시료에 핀 포인트로 조사할 수 있으며, 국소 영역에 있어 시료 표면에서부터 깊은 부분에 걸쳐 방출되는 광전자 각도(깊이 정보)를 한 번에 추출할 수 있음. 본 방법을 전기 분극이 단일 배향된 강유전체 박막에 적용, 전압을 인가함으로써 강유전체는 ‘경사진 밴드’ 구조가 있다는 것을 최초로 입증함. 향후 본 연구 성과를 통해 강유전체를 이용한 고속·대용량의 비휘발성 메모리(FeRAM)와 인공 시냅스의 개발이 크게 발전할 것으로 기대됨. 

본 연구 성과는 ‘Scientific Reports’ (“Skewed electronic band structure induced by electric polarization in ferroelectric BaTiO3”) 지에 게재됨.