다강체의 상변화에 대한 연구 목적

다강성(Multiferroic)이란 한 물질에 강자성(ferromagnetic), 강탄성(ferroelastic), 강유전성(ferroelectric)의 성질이 동시에 주 가지 이상 나타나는 것을 말합니다. 강자성과 강유전성을 갖는 전자기적 다강체(magnetoelectric multi-ferroic)는 전기적 상호작용을 이용하여 다양한 미래의 응용을 가능하게 할 것입니다. 예를 들면 다상 메모리(multiple state memory), 전기장으로 읽고 쓰는 방법, 자기 밸브, 조절 가능한 센서(tunable sensor), 스핀 트랜지스터 등의 응용이 가능해진다.

전자기적 다강체는 대부분 사방 면체로 격자가 왜곡된 페로브스카이트 구조를 갖으며 연구된 대표적인 물질들은 YMnO3, BiMnO3, TbMno3등이 있습니다. 이 중 BiFeO3은 상온보다 높은 자기 전이 온도(TN=643K) 및 전기 전이 온도(MC=1103K)를 갖고 있어 상온에서 자기 전기 교차 효과(Magnetoelectric coupling effect)를 발현할 수 있는 후보 물질로 많은 연구가 이루어져 왔습니다. 그러나 BiFeO3을 응용하기 위해서는 몇 가지 문제점을 보완해야 하는데 이를 보완하기 위해 먼저 BiFeO3의 이론적인 계산으로 전자기적 특성을 이해하는 것이 중요하다고 생각합니다.

몬 연구에서는 BiFeO3의 전자구조를 밀도범함수론(Density Functional Theory : DFT)을 기반으로 한 제일원리 전자구조 계산방법으로 이론적인 계산을 하게 될 것입니다. 이렇게 계산된 전자의 구조를 가지고 전자기적 특성을 알아보게 됩니다.

BiFeO3의 제일원리 전자구조 방법으로는 Full-potential Linearized Augmented Plan Wave(FLAPW)을 사용하고 교환 상관 포텐셜에 대해서 General Gradient Approximation(GGA)를 이용하여 연구할 생각입니다.