Effect of Mo buffer layer on magnetic property of epitaxial SmFe₁₂ films

Hyun Jung Kim, Daegill Cho, Joonhyuk Lee, Sangkyun Ryu, Hyoungjeen Jeen, New Physics: Sae Mulli 76, 5 (2026).

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단결정 산화물 기판 위에 금속 박막을 고온에서 성장시키는 경우, 계면에서의 산화는 박막 성장 과정에서 필연적으로 동반되며 또한 결정성 저하와 물성 해석의 불확실성을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 몰리브덴(Mo) 에피택셜 버퍼층을 도입하여 산소 확산을 억제함으로써 기판–SmFe₁₂ 박막 계면의 산화를 감소시키고, 약 500 °C의 성장 온도를 적용해 사마륨(Sm) 증발을 완화함으로써 조성 안정성 확보에 기여하였다. 또한 비자성 몰리브덴(Mo) 버퍼층을 사용함으로써 자성 배경을 최소화하여 화학·구조·자성의 상관관계를 보다 명료하게 평가할 수 있었으며, 결과적으로 안정화된 에피택셜 SmFe12 박막에서 유의미한 자성 특성을 확인하였다.

REFe₁₂ 계열은 Nd₂Fe₁₄B 기반 영구자석에 고온 작동 범위 확장을 위해 디스프로슘(Dy)을 첨가해 온 기존 접근과 달리, 상대적으로 낮은 희토류 함량, 구조이방성에 기반한 높은 자기이방성, 비교적 높은 작동 온도 등의 관점에서 차세대 희토류 저감형 영구자석 후보로 주목받고 있다. 다만 해당 물질상은 준안정상으로 본 논문에서 활용한 비평형 성장법 등에서 제한적 성장만이 주로 보고되어 왔다. 본 연구는 몰리브덴(Mo) 버퍼층을 활용한 계면 산화 억제와 더불어 SmFe₁₂ 에피 박막의 안정화 가능성을 함께 제시함으로써, 박막 기반 물성 평가 및 공정 최적화의 신뢰도를 높이는 방향을 제안하였다. 나아가 경원소(예: 질소) 도입을 통한 구조 이방성 증대 가능성과 연계될 경우, REFe₁₂ 계열의 영구자석 응용을 위한 재료·공정 확장성 측면에서도 의미있을 것으로 보인다.

반도체 장비 교육을 위한 물리기반 XR 콘텐츠 개발

주정훈, 이택희, New Physics: Sae Mulli 76, 68 (2026).

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4~5년에 한 번씩 PC와 운영체제를 업그레이드하는 것이 상식이었는데 CPU의 속도가 3 GHz의 한계에 도달하고 많은 업무가 스마트폰으로 이동하면서 이런 소비 사이클이 사라지고 데스크톱 PC용 메모리 시장의 주기도 없어졌다. 대신 인터넷 서비스의 축인 데이터 센터가 그 자리를 차지했다. 여기에 인공지능이 등장하면서 GPU와 HBM을 만드는 반도체 관련 기업의 주가는 몇 배로 뛰고 있다. 그간 반도체를 만드는 장비와 공정 기술 개발에 많은 노력을 기울여 준비를 해놓은 결과, 뜨거운 수요를 뒷받침할 수 있게 되었고 그 바탕에는 가장 중요한 물리적 원리의 이해가 있었다. 이런 원리를 적용한 장비와 공정을 체험해 보려면 최소 한 대당 100억원을 넘고 가장 비싼 EUV노광장비는 2,000억원을 초과하여 도저히 대학에서 체험기반 교육을 할 수 없는 상황이다. 이런 문제를 해결해보고자 물리적 특성을 그대로 살린 확장 현실 콘텐츠 개발에 노력하고 있으며, 실제로 300 mm 웨이퍼 양산형 반도체 장비를 구축하고 이를 기반으로 디지털 트윈을 구현하여 최대한의 학습 효과를 얻을 수 있도록 하였다. 특히 AI기반의 디지털 환경에서도 학습자간 협력을 통한 소통 역량의 강화를 위하여 아무런 기기를 착용하지 않은 상태에서도 실물의 존재를 느끼며 동료 학습자들과 디지털 공간에 구현된 실물 기기를 활용하면서 실제로 실험실에서 동작하는 양산형 장비의 3,000개에 달하는 상태 정보를 전달받아서 디지털 가상 공간에 적용할 수 있는 통신 인프라를 구축하고 여기에 AI를 적절하게 활용하여 실물과 디지털 가상 공간 모두를 활용한 교육이 가능하도록 하였다.