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푸단대, 신형 자성 2차원 재료 Fe3GeTe2 발견
  • 등록일2018.10.25
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최근 푸단(復旦)대학 물리학부 장위안보(張遠波) 연구팀은 신형 자성 2차원 재료 Fe3GeTe2를 발견하여 2차원 유동 자성(itinerant magnetism) 연구에 새로운 이상적 시스템을 제공하였다. 해당 연구 성과는 2018년 10월 23일 새벽 "2차원 Fe3GeTe2에서 게이트 전압 가변적 실온 강자성"이란 제목으로 세계 최고권위 학술지 "Nature"에 게재되었다.

2004년 그래핀 발견 이후로 2차원 재료에 관한 연구는 과학계 이목을 끌었다. 현재 절연체, 반도체, 금속 등을 포함한 수십 종에 달하는 상이한 성질의 2차원 재료를 발견하였다. 단일 원자층 그래핀의 성공적인 분리와 함께 2차원 재료의 개념도 따라서 본격적으로 등장하였다. 최근 몇 년간 새로 부상한 관심 분야는 자성 2차원 재료이다.

앞서 연구팀은 절연 층상 자성재료 Cr2Ge2Te6 및 CrI3을 연구대상으로 광학기법을 적용하여 해당 재료의 2차원 자성을 관측하였다. 하지만 상기 재료는 절연인데다가 강자성 전이온도가 실온보다 훨씬 낮아 전자장치의 제조·응용을 제한하였다.

연구팀은 금속성 층상재료를 연구대상으로 수년간 연구 끝에 신형 2차원 자성재료 Fe3GeTe2을 획득하였다. 실험에서 단일층 Fe3GeTe2은 저온에서도 강자성 장거리 질서(long-range order) 및 면외 자기이방성을 보유하는 것으로 나타났다. 특히, 자체적으로 개발한 기술로 리튬이온 층간삽입 Fe3GeTe2 박층을 사용해 샘플의 강자성 전이온도를 실온 이상에 도달시킴으로써 향후 해당 재료 전자장치 제조에 가능성을 제공하였다.

또한 연구팀은 산화알루미늄과 Fe3GeTe2 간 강한 부착성 및 큰 접촉면적을 이용해 단일층 샘플을 제조하는 새로운 샘플 해리방법을 개발하였다. 해당 방법은 제조 효율이 높고 해리 능력이 강할 뿐더러 Fe3GeTe2 해리 난이도에 맞먹는 기타 층상재료를 효과적으로 해리하는데 새로운 방법 및 연구 아이디어를 제공하였다.

이번에 발견한 신형 자성 2차원 재료 Fe3GeTe2는 향후 동 재료 기반의 초고밀도 게이트 전압 가변적 실온 용도의 자성 전자장치 개발에 가능성을 제공하였다. 이외, 새롭게 발견한 2차원 재료 해리방법은 2차원 재료 연구 아이디어 영역을 확장할 전망이다.

정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/10/418955.shtm