▲ 장현명 교수     © 운영자
포스텍(포항공과대)은 첨단재료과학부 통합과정 송승우, 장현명(사진)교수팀(첨단재료과학부 및 신소재공학과)이 다강체 산화물(LuMno3)에서 강유전성이 발현되는 원인을 시뮬레이션을 통해 규명했다고 12일 밝혔다.
현재까지 다강체가 강유전성과 자성을 동시에 가지는 이유에 대해 다양한 연구가 진행돼 왔으나 분명한 해법은 제시하지 못했다.
연구팀은 전기적 극성이 나타나지 않은 상태에서 극성이 나타날 때 영향을 미치는 원자의 이동을 분석하고 이 때 전기적 극성이 원자의 대칭적 비대칭적 이동의 짝이룸(coupling)으로 인해 발생한다는 사실을 밝혀냈다.
이는 구조적 극성이 생성되는 온도(~1560℃)와 전기적 극성이 생성되는 온도(~1020℃)가 큰 차이를 보인다는 사실에 착안했다.
1560℃에서 이뤄지는 구조적 극성 발현은 대칭적 원자이동에 영향을 끼쳐 전기적 극성은 나타나지 않지만 1020℃에서는 비대칭적 원자이동과 대칭적 원자이동이 짝을 이뤄 발생하는 상태로 바뀌기 때문에 전기적 극성이 나타난다는 것을 이번에 연구팀이 규명했다.
연구팀은 또 이 연구결과가 육방정형 망간 산화물에서 공통적으로 발생하는 현상이기 때문에 육방정형 상온 다강체 뿐만 아니라 강유전체 메모리 소자(통칭 F램) 개발에도 영향을 미칠 것으로 예상하고 있다.
이 연구성과는 제23회 유전체 물성 심포지엄 및 제15회 강유전체 소재·소자 워크숍에서 최우수발표상을 수상했을 뿐 아니라 영국 왕립 화학회에서 발간하는 재료화학분야 권위지 ‘저널오브머터리얼스케미스트리씨 (Journal of Materials Chemistry C)’ 최신호 표지논문으로 선정됐다.
이 연구는 한국연구재단 일반연구자지원사업과 KISTI HPC 응용 연구지원 프로그램의 지원 아래 수행됐다. 이영철 기자