수소화 및 전자빔 사진식각 기술에 의한 비가역적마이크로 크기의 강자성 구조체 개발 = Development of Irreversible Micro-size Ferromagnetic Structures by Hydrogenation and Electron-beam Lithography

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we developed irreversible and stable micro-size ferromagnetic structures utilizing hydrogenation and electron-beam lithography processes. The compositionally modulated (CM) Fe-Zr thin films that had average compositions FexZr100-x with x=65-85%, modulation periods of similar to 1 nm, and total thicknesses of similar to 100 nm were prepared. The magnetic properties of CM Fe-Zr thin films were measured using a SQUID magnetometer, VSM, and B-H loop tracer. After hydrogenation, the CM films exhibited larger magnetic moment increases than similar homogeneous alloy films for all compositions and they showed largest increase in Fe80Zr20 composition. After aging in air at 300 ˚K, the hydrogenated Fe80Zr20 CM films showed much larger magnetic moment increases, indicating that they relax to a stable, irreversible, soft magnetic state. The selective hydrogenation through electron-beam lithographed windows were performed after the circle shaped windows were prepared on Fe80Zr20 CM films by electron beam lithography. The hydrogenation through electron-beam resist and UV lithographic techniques give a 49 % magnetic moment increase. This method can be applied to nano scale structures.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 수소화 와 전자빔 사진식각 공정을 이용하여 비가역적이며 안정화된 마이크로 크기의 강자성 구조체를 개발 하였다. FexZr100-x (x=65-85%)의 평균성분과 약 1 nm 정도의 성분변조주기를 가지며 총두께가 100 nm 정도인 성분변조(CM) 된 Fe-Zr 박막이 적층되었다. CM Fe-Zr 박막의 자성성질은 SQUID magnetometer, VSM, 그리고 B-H loop tracer로 측정하였다. 수소화 과정 후에 CM 박막은 유사한 균질의 합금 막 보다 모든 성분에서 더 큰 자기 모멘트를 나타내었고 Fe80Zr20 성분에서 가장 큰 증가를 보였다. 수소화 된 Fe80Zr20 CM 막은 상온에서 aging을 거친 후에 아주 큰 자기모멘트 증가를 보여 안정되고 비가역적이며 연자성 상태로 변화됨을 알 수 있었다. 전자빔 사진식각기술을 사용하여 원형의 윈도우를 Fe80Zr20 CM막 위에 형성한 후에 이 윈도우를 통하여 선택적인 수소화를 실행하였다. 사진식각기술을 통한 수소화는 49 %의 자기 모멘트를 증가 시켰다. 이 방법은 나노 크기의 구조에도 적용할 수 있다.

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