Recently, in spintronics, research on Anti-ferromagnet(AFM) is being actively conducted to overcome the limitations of ferromagnet(FM) has. However, AFM does not react easily to external magnetic field because there is no macroscopic magnetization, and therefore, techniques such as MOKE and MR that were used to see the magnetization of FM were not applied. In order to study the characteristics of AFM, researchers used special materials or structures such as ferrimagnet(FIM) or synthetic AFM, or used equipment with good spatial resolution such as X-ray. Among many measurement techniques, TR-MOKE, THz-TDS and THz-emission are widely used and studied because they can bring unique information not only to FM but also to FIM or AFM. In particular, in the case of THz-TDS, it is a device that can obtain the frequency dependent material parameters in the THz range. If you use an AFM or FIM with coherent magnetization dynamics in the THz range, you can detect the magnetization resonance. It is also possible to find out conduction parameters of metal that are generally inaccessible, such as scattering time, by fitting THz conductivity of metal obtained by THz-TDS. The author of this paper mainly carried out the task of obtaining the THz conductivity of thin film samples with the constructed low temperature THz equipment, and first work was that there is no temperature dependence in intrinsic AMR of py sample. In addition, it could be revealed that the cause of the dramatic resistivity change of the FeRh sample was of intrinsic origin. Lastly, TR-MOKE and THz-emission techniques that require a lot of additional research on detailed mechanisms, but can obtain information about magnetization of selected energy level by changing wavelength are used and found that the magnetization of Tb in TbCo, one of the RE-TM FIMs, shows the spin glass like characteristics. And this is a phenomenon caused by the random anisotropy of Tb. I think that the unique information that these optical measurement techniques can bring will be of great help to the research of AFM that spintronics is targeting.
최근 스핀트로닉스에서는 Ferromagnet 의 한계를 극복하기 위해 Anti-ferromagnet 에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 Anti-ferromagnet 은 거시적으로 자화가 없기 때문에 외부자기장에 쉽게 반응하지 않으며 따라서 Ferromagnet 의 자화를 보는데 사용되었던 MOKE, MR 과 같은 기술들이 적용되지 않았다. 이에 연구자들은 Anti-ferromagnet 의 특징을 연구하기 위해 Ferrimagnet 또는 synthetic Anti-ferromagnet 등 특별한 물질 또는 구조를 사용하거나, X-ray 와 같은 공간적인 분해능이 좋은 장비를 사용하기도 했다. 많은 측정 기술들 중에서 TR-MOKE, THz-TDS 그리고 THz emission 등은 Ferromagnet 뿐만 아니라 Ferrimagnet 이나 Anti-ferromanget 에 대한 연구에 있어서도 고유한 정보를 가져다 줄 수 있기 때문에 많이 사용되고 연구되고 있다. 특히 THz-TDS 같은 경우는 THz range 의 물질 값을 구해낼 수 있는 장비로, coherent 한 자화 동역학이 THz range 에 있는 Anti-ferromagnet 이나 Ferrimagnet 을 사용하는 경우 자화 공명을 확인할 수도 있고, 금속 샘플의 물질 값 자체를 fitting 하여 scattering time 과 같은 일반적으로는 접근하기 힘든 물질 값을 알아낼 수도 있다. 본 논문의 저자는 구축한 저온, THz 장비로 thin film 물질의 THz conductivity 를 구하는 일을 주로 진행했으며, 그로부터 py 샘플의 온도에 따른 intrinsic AMR 이 온도에 따라 변화가 없다는 사실을 보고 하였고, FeRh 샘플의 dramatic 한 비저항 변화의 원인이 intrinsic origin 이라는 것을 밝혀낼 수 있었다. 마지막으로 TR-MOKE 와 THz-emission 은 세부적인 메커니즘에 대해서는 많은 추가연구가 필요한 기술이지만, 사용하는 파장을 바꿈으로써 원하는 에너지 레벨의 자화에 대한 정보를 얻을 수 있는 기술이다. 이 기술들을 이용해서 RE-TM Ferrimagnet 중 하나인 TbCo 속 Tb 의 자화가 spin glass 와 같은 특징을 보이는 것을 발견하였고, 이것이 Tb 의 random anisotropy 에 의해서 나오는 현상임을 밝혀내었다. 나는 이렇게 광학적인 측정 기술들이 가져다 줄 수 있는 고유한 정보들은 스핀트로닉스가 목표로 하는 Anti-ferromagnet 의 연구에 큰 도움이 될 것이라 생각한다.
