후열처리 온도에 따른 Co 박막의 구조 및 자성 특성 변화 = Magnetic and Structural Variations Depending on the Annealing Temperature of Co Films on Al2O3(0001)

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는, flash evaporation 방법으로 Al2O3 (0001) 기판위에 상온 강자성체인 Co 박막을 얇게 증착하고 다양한 후열처리 온도 (800–1000 ◦C)에 따라 dewetting 을 통해 형성된 Co islands 들의 구조적, 자기적 특성을 고찰하였다. 그 결과, 제작된 Co 입자들은 장축의 길이가 높이보다 4 배 이상 큰 타원체 형상을 띄었고, 후열처리 온도가 증가함에 따라 Co 입자의 결정성이 향상되었다. Co 입자들은 FCC 구조 Co (111) 방향으로 성장하였음을 X-선 회절 측정을 통해 확인하였다. 자성특성 측정을 통해 Co 입자의 자기적 특성을 분석한 결과, Co 입자의 in-plane 방향의 포화 자화값은 입자의 크기에 비례하고 보자력은 입자 크기에 반비례하는 것을 확인하였다. 하지만 out-of-plane 방향의 경우, 포화 자화값은 입자의 크기에 비례하지만, 보자력은 열처리 온도와 결정성에 비례하는 것으로 확인된다. 또한, 후열처리 온도가 높아짐에 따라 Co 입자의 in-plane 방향의 자화율이 작아지는 특성을 나타내지만, out-of-plane 방향의 자화율의 변화는 없었다. 이러한 자성 특성의 특이한 측정 방향별 특성변화는 Co 박막의 결정 자기 이방성의 영향을 받은 것으로 추정된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study deposited a cobalt (Co) film on the Al2O3(0001) substrate by a flash evaporation method to examine the structural and magnetic property variations depending on the various post-annealing temperatures. Co-film formed islands during annealing due to the surface energy mismatch between the metallic film and the insulating substrate. As a result, the post-annealed Co particles formed an ellipsoid shape with improved crystallinity as temperature increased. Structural analysis confirmed that the Co particles grew in the Co(111)-oriented FCC structure. Interestingly, there are different annealing-temperature-dependent characteristics of magnetic properties depending on the magnetic field direction due to the competing nature between the crystalline and shape anisotropy of the aggregated Co particles.