나노기술 및 정책 정보

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● 일본 토호쿠대학교 금속재료연구소 연구그룹이 강자성 Fe-Sn 나노 결정 박막 소자를 이용하여 평면형 단일 소자에 의한 3차원 자기장 벡터를 검출하는 데 성공

● 기존에 사용되었던 3차원 자기장 센서는 3방향의 자기장 벡터를 검출하기 위해 3개의 자기장 센서를 각 방향으로 배치했으며, 이와 같은 구성의 경우 소형화 및 저전력화에 대한 제약이 존재 

● 연구진은 사파이어 단결정 기판 위에 ‘스퍼터링법(sputtering, 진공 상태에서 플라즈마를 이용하여 박막을 제작하는 기술)’으로 증착한 Fe-Sn 나노 결정과 SiOx 캡층 박막 적층 구조를 폭 10μm의 홀 바 형태로 가공하여 자기장의 전기 저항 특성을 평가

● ‘Fe-Sn 홀 바’ 소자에 있어서, 홀 저항이 자기장의 z축 성분(시료에 대해 수직 방향)에 비례하는 출력을 나타냈으며 이는 자기장의 천정각을 검출할 수 있음을 시사했고, 본 소자의 수직 저항이 자기장의 방위각에 대해 360° 대칭 일방향성 자기 저항 효과를 나타내는 것을 발견

● 자기장의 크기는 세로 저항의 자기 저항 효과의 크기로 구할 수 있어 본 소자 홀 저항과 수직 저항을 동시에 측정함으로써 평면형 단일 소자를 이용하여 3차원 자기장 벡터를 고유하게 판단할 수 있음을 규명

※ Communications Materials 게재(2021.10.04.), “Three-dimensional sensing of the magnetic-field vector by a compact planar-type Hall device”