- 작성일
- 2020.01.14
- 수정일
- 2020.01.14
- 작성자
- 물리학과
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민태원 대학원생 PRL 제1저자 게재
민태원 대학원생(지도교수 이재광) PRL 제1저자 게재
제일원리 계산을 통한 강상관 물질의 차원에 따른 MIT 메커니즘 규명
□ Complex oxide system에서 공간에 대한 차원(dimensionality)은 그 계의 물리적 특성을 변화시키거나, 새로운 물리 현상을 발현시키는 중요한 매개 변수 중 하나로 일찍이 응집물질 물리학에서 꾸준히 연구되어오고 있었다. 최근 SrRuO3 물질의 두께가 점차 감소함에 따라 전자구조가 완전히 바뀌는 금속-절연체 전이(metal-insulator transition, MIT) 현상이 발생된다는 여러 실험적 관측이 보고되었지만, 그 임계 두께(critical thickness)나 발현 메커니즘이 명확히 밝혀지지 않았다.
[그림1] Dimensional-crossover에 의해 SrRuO3 물질에서 magnetically coupled metal-insulator transition 발현.
□ 부산대학교 이재광 교수 (이론)와 성균관대학교 최우석 교수 (실험)는 공동협력연구를 통해, 강자성-금속과 비자성-절연체로 이루어진 SrRuO3/SrTiO3 초격자 구조에서 SrRuO3 물질의 두께가 점차 감소함에 따라 strongly coupled magnetic transition을 수반하는 metal-insulator transition (MIT) 현상이 나타남을 규명하였다.(그림1 참조).
□ 이번 연구에서 연구진은 optical and electrical conductivity 측정 실험(최우석 교수, 성균관대)을 통한 MIT 현상을 전자의 거동에 대한 정량적 물리량을 측정하였으며, 제일 원리 계산을 이용하여 magnetic ordering에 따른 시스템 에너지 및 전자구조 분석 (이재광 교수)의 공동 연구를 통해 SrRuO3/SrTiO3 초격자구조에서 SrRuO3 두께가 점차 줄어듦에 따라 발현되는 MIT 현상에 대한 근본 메커니즘을 밝혀내었다.
□ 이재광 교수는“SrRuO3 물질에서 차원의 변화가 MIT 현상을 일으키는 내재적인 요인임을 원자 수준에서 밝혀낸 결과로, 공간적 차원의 통제를 통해 전이금속 산화물의 신물성 발현 현상을 직접적으로 관측한 것이다. 이는 앞으로 산화물 기반 소자의 최적화에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.”라고 언급하였다.
□ 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행되었으며, 이에 대한 연구 수행 결과는 물리학 분야에서 귄위있는 학술지로 평가받는 Physical Review Letters, 124 026401 (2020)에 출판되었다.
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