KR102659339B1 - 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트 - Google Patents
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Abstract
강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트가 제공된다. 도파관은 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트에 설치되는 직사각형 판형상 부재로 형성되며, 직사각형 판형상 부재의 적어도 한 개의 모서리에 형성되는 고정용 구멍, 직사각형 판형상 부재의 폭방향 중앙부에 형성되는 도파로, 직사각형 판형상 부재의 길이방향 중앙부에 도파로를 사이에 두고 상호간에 대향하여 설치되는 2개의 전극, 2개의 전극부에 형성되는 복수 개의 핀홀, 및 2 개의 전극 중 하나의 측부에 접하고, 도파로의 반대측에 위치하도록 형성되는 소스용 개구부를 포함한다.
프로우브 인서트는, 동일평면 도파관과, 서로 대향하는 2개의 원반형상부를 길이방향으로 대향하여 연결하는 2개의 지지대와, 지지대가 마주 보는 측부에 각각 형성되어 동일평면 도파관이 설치되는 홀더를 가지는 본체부; 2개의 지지대의 길이방향을 따라 2개의 원반형상부의 사이에서 이동가능하며, 지지대를 둘러싸도록 구성되는 링형상의 헬름홀츠 코일부를 포함한다.
프로우브 인서트는, 동일평면 도파관과, 서로 대향하는 2개의 원반형상부를 길이방향으로 대향하여 연결하는 2개의 지지대와, 지지대가 마주 보는 측부에 각각 형성되어 동일평면 도파관이 설치되는 홀더를 가지는 본체부; 2개의 지지대의 길이방향을 따라 2개의 원반형상부의 사이에서 이동가능하며, 지지대를 둘러싸도록 구성되는 링형상의 헬름홀츠 코일부를 포함한다.
Description
본 발명은 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일평면 도파관에 소스 전압을 인가할 수 있도록 함으로써 강자성 공명 및 역스핀홀 전압을 동시에 측정할 수 있는 동일평면 도파관 및 그 도파관을 이용하는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트에 관한 것이다.
트랜지스터를 이용한 메모리의 속도 및 집적도에 있어서의 한계를 극복하기 위하여, 고용량 저장 및 메모리 응용에 사용할 수 있도록 상대적으로 비트 당 낮은 비용을 유지하는 보다 고밀도의 디바이스에 대한 요구가 있어 왔다. 현재 전자제품 산업을 일반적으로 지배하는 메모리 기술은 DRAM 및 NAND 플래시이지만, 이들 메모리 기술로서는 차세대 컴퓨터 시스템 등의 용량 요구를 해결하기에는 부족한 실정이다.
최근, 차세대 메모리에 대한 잠재적인 다수의 신기술들이 출현하고 있으며, 이들 중 한 가지가 자기저항 랜덤액세스 메모리(MRAM: Magnetic Random Access Memory)이다. MRAM은 빠른 접속 시간, 거의 무한대의 판독/기록 내구성, 방사선 강도, 및 높은 저장 밀도를 제공한다. 종래의 RAM 칩 기술과 달리, MRAM 데이터는 전하로서 저장되지 않고, 대신에 자기 소자의 자기 편광 상태를 이용하여 데이터 비트를 저장한다. 이러한 MRAM 중에서도, 스핀궤도토크(Spin Orbit Torque) 기반의 메모리(SOT-MRAM)는 동작속도가 스핀전달토크 기반 메모리(STT-MRAM) 기술보다 10배 이상 빨라 고속기록이 가능하다는 특징을 가진다.
이러한 SOT-MRAM의 특성을 분석하기 위한 다양한 방법론 및 장비가 개발되고 있으며, 그 중 고가의 패턴 장비를 사용하지 않고 Pt/자성박막의 형태로 소재의 특성 분석을 할 수 있는 시스템이 강자성 공명(FMR: Ferromagnetic Resonance System) 측정시스템이다.
FMR 측정시스템의 측정 원리에 대하여 도 1을 참조로 간단하게 기술하면 다음과 같다.
도 1는 FMR 측정의 기본 개념도를 나타내며, 도 1(A)는 FMR 측정의 기본개념도, 도 1(B)는 FMR 측정에 의하여 분석되는 파라미터들의 도면이다.
도 1(A)에서와 같이 도파관에 고주파(GHz 단위)를 통과시키면 인접한 강자성체에서 공명현상이 일어나 통과하는 고주파 신호의 세기가 중앙의 도표에서 보는 바와 같은 패턴으로 흡수되어 줄어들게 된다. 이 공명현상은 인가된 자기장의 세기 및 고주파 신호의 주파수에 따라 다르게 발생된다. 즉, 주파수에 따라서 인가하는 공명 자기장의 세기가 달라진다. 또한 공명이 일어날 때 스핀 펌핑에 의해서 스핀 전류가 일반 금속으로 흐르며 역스핀 홀효과 (Inverse spin Hall effect)로 전압이 측정될 수 있게 된다.
강자성 공명 현상은 강자성 물질의 스핀 동역학(spin dynamics)을 분석할 수 있을 뿐 아니라 인접한 물질의 스핀홀 각도(spin Hall angle), 스핀 확산거리 (spin diffusion length), 스핀 전류의 투과율을 의미하는 스핀 믹싱 컨덕턴스 (spin mixing conductance), 길버트 댐핑(Gilbert damping) 상수, 스핀메모리 손실(Spin-Memory Loss), 스핀홀 효과(Spin Hall Effect) 등, 스핀 소자에서 중요한 인자들을 구할 수 있으며, 아울러 상술한 바와 같이 SOT-MRAM의 특성 분석에 있어서의 기초적인 정보를 제공할 수 있다.
1990년대 후반까지의 FMR 실험은 자성 물질의 동역학(dynamics)의 분석을 위주로 연구가 진행되었으며, 2000년대에 들어서면서 스핀트로닉스(spintronics)의 발전으로 스핀 펌핑(spin pumping)과 함께 FMR 활용범위가 넓어졌다. 특히 스핀홀 효과의 발견으로 상온에서 쉽게 스핀전류를 만들어낼 수 있는 스핀 펌핑 기술은 금속 물질의 스핀-전자 변환효율을 연구하는데 핵심적인 역할을 하고 있다. 현재는 상전이 온도(Tc)가 낮은 물질, 위상학적 물질, 반강자성(antiferromagnetic)물질 등에서 스핀 동역학 혹은 스핀 전류를 연구하는데 FMR을 많이 이용하고 있으므로 다양한 물질의 FMR 실험을 위해 극저온 환경과 고자기장 영역의 환경이 필요하게 되었다.
이러한 강자성 공명측정 시스템의 한 예를 도 2에 도시하였다.
도 2는 종래의 극저온 및 높은 자기장의 챔버에서 사용하기 위한 FMR 측정시스템을 나타내는 도면으로서, 도 2(A)는 극저온 및 높은 자기장 상태에서의 FMR 측정에 사용되는 액체헬륨 탱크(100)를 나타내며, 액체헬륨 탱크(100)의 내부에는 FMR 측정용 프로우브(200)이 삽입된다.
도 2(B)는 FMR 측정용 프로우브(100)를 개략적으로, 또한 실린더 형상의 요부를 부분적으로 확대하여 나타내는 도면으로서, 외부는 자석으로 둘러싸이며, 내부에는 시료를 위치시키기 위한 공간이 마련되고, 하부에는 히터 및 써모미터와 접속되는 퍽(Puck)이 위치된다.
이 퍽(Puck)에는 후술하는 바와 같은 FMR 측정용 프로우브 인서트가 상부로부터 하부로 끼워지게 된다.
도 3은 종래기술에 의한 FMR 측정용 프로우브 인서트를 나타내는 도면이다. 상기 프로우브 인서트는, 대략 원통 형상의 외관을 가지며 속이 빈 중공형의 본체(10)와, 상기 본체(10)의 대략 중앙 부분에 설치되는 도파관(20)과, 상기 도파관(20)이 위치하는 곳에 대응하여 설치되는 헬름홀츠 코일(30)과, 상기 도파관(20)에 케이블(50)을 접속하기 위한 커넥터(40) 및 온도 센서(60)를 구비하고, 하부에는 퍽(70)이 형성된다.
한편, 상기 도파관(20)은 도 4에 나타낸 바와 같이 대략 U자 형상으로 도파로(24)가 형성되고, 상기 도파로(24)의 내부는 샘플 장착부(22)를 형성한다. 샘플 장착부(22)에 샘플을 장착한 후, 프로우브 인서트를 상술한 바와 같은 FMR 측정용 프로우브에 삽입하고 헬륨탱크(100) 내에 넣음으로써 샘플에 대한 FMR을 측정하게 된다.
그런데, 상기와 같은 종래기술에 의한 FMR 측정용 프로우브 인서트 및 그에 장착되는 도파관(20)에는 다음과 같은 단점을 가지고 있다.
먼저, 상기와 같은 구성의 프로우브 인서트로는 한번에 FMR 만을 측정할 수 있을 뿐이며, 동시에 역스핀홀 전압을 측정할 수 없다. 역스핀홀 전압을 측정하기 위해서는 소스(source) 전압을 인가해야 하나, 상기 구성의 프로우브 인서트에는 소스 전류 및 전압을 인가할 방법이 없으며, 역스핀홀 전압의 측정을 위한 특별한 구성의 별도의 프로우브 인서트 및 도파관을 사용해야만 한다.
또한, 도파관(20)의 도파로(24)가 U자형으로 형성됨에 따라 고주파 신호 손실이 크며 자기장의 세기가 가장 균일한 도파로의 중앙 부분에 샘플을 장착할 수가 없다.
아울러, 헬름홀츠 코일(30)이 본체(10)에 고정되어 있어서 샘플을 장착하기 어렵기 때문에 도파관(20)을 착탈식으로 형성할 수밖에 없으면 이에 따른 샘플 장착에 난점이 있었다.
또한, 도파관(20)에 샘플을 장착하기 위해서는 상기와 같이 도파관(20)도 나사등을 이용하여 착탈식으로 해야 하지만, 케이블(50)도 커넥터(40)로부터 이탈하고, 다시 재부착해야 하는 소위 착탈식의 구성으로 되기 때문에, 이 부분에 대한 내구성이 약하여 고주파 신호의 감쇠가 발생하며, 이러한 탈착에 따라 극저온시 온도 환경의 변화에 따른 열전도도가, 접촉면적이 적기 때문에 우수하지 않다.
따라서, 상기와 같은 종래의 FMR 측정용 프로우브 인서트 및 그에 장착되는 도파관에 있어서의 문제점에 대한 해결의 요구가 있어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 FMR 측정용 프로우브 인서트 및 그에 장착되는 도파관에 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그의 제 1 의 목적은 강자성 공명과 역 스핀홀 전압을 동시에 측정할 수 있으며, 역 스핀홀 전압을 측정하기 위한 소스 전압을 인가 할 수 있는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자기장의 세기가 가장 균일한 중앙에 샘플을 장착할 수 있으며 고주파 신호의 손실을 최소화할 수 있는 도파로를 가지는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도파관에 샘플을 장착 하기 위하여 케이블 연결부분이 탈착식으로 구성되지 않도록 하여 고주파 신호의 감쇠를 최소한으로 할 수 있으며, 또한 극저온에서도 열전도도가 떨어지지 않는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 샘플을 도파관에 장착할 때, 헬름홀츠코일을 본체로부터 떼어낼 필요가 없는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트에 설치되는 직사각형 판형상 부재로 형성되며; 상기 직사각형 판형상 부재의 적어도 한 개의 모서리에 형성되는 고정용 구멍; 상기 직사각형 판형상 부재의 폭방향 중앙부에 형성되는 도파로; 상기 직사각형 판형상 부재의 길이방향 중앙부에 상기 도파로를 사이에 두고 상호간에 대향하여 설치되는 2개의 전극; 상기 2개의 전극부에 형성되는 복수 개의 핀홀; 상기 2개의 전극 중 하나의 측부에 접하고, 상기 도파로의 반대측에 위치하도록 형성되는 소스용 개구부;를 포함하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트의 동일평면 도파관이 제공된다.
바람직하게는, 상기 도파로는 직선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고정용 구멍은 상기 직사각형 판형상 부재의 대각선 방향으로 대향하는 2개의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고정용 구멍은 상기 직사각형 판형상 부재의 4 개의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 직사각형 판형상 부재의 폭방향 끝단부에 고주파 케이블 연결용 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기의 동일평면 도파관을 이용하며;서로 대향하는 2개의 원반형상부를 길이방향으로 대향하여 연결하는 2개의 지지대와, 상기 지지대가 마주 보는 측부에 각각 형성되어 상기 동일평면 도파관이 설치되는 홀더를 가지는 본체부; 상기 2개의 지지대의 길이방향을 따라 상기 2개의 원반형상부의 사이에서 이동가능하며, 상기 2개의 지지대를 둘러싸도록 구성되는 링형상의 헬름홀츠 코일부;를 포함하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트가 제공된다.
바람직하게는, 상기 헬름홀츠 코일부에는 상기 지지대에 대한 상기 헬름홀츠 코일부의 위치를 규제할 수 있는 위치규제부재가 구비되고; 상기 지지대의 측면에는 상기 헬름홀츠 코일부의 위치규제부재와 결합되는 위치규제부재용 구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 2개의 원반형상부 중 한 쪽의 원반형상부에는 고주파 코일이 통과할 수 있는 홈이 형성되며, 다른 쪽의 원반형상부에는 퍽(puck)이 장착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 지지대는 상기 동일평면 도파관과 평면적으로 일치하도록 절결된 절결부를 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 지지대의 홀더에는 상기 동일평면 도파관의 상기 고정용 구멍에 대응하는 고정용 구멍이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트는, 절대온도 4K ~ 300K 범위, 1 GHz~ 40 GHz 범위의 고주파 및, 자기장 세기 0 ~ 9 테슬라(Tesla) 환경에서 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본원발명의 도파관 및 프로우브 인서트는, 종래 기술에서 사용되던 U자형 도파관보다 성능이 뛰어난 직선형 도파관를 사용하고 종래 기술에는 없었던 소스 부가 기능을 적용하여 스핀 동역학 측정의 한계를 개선하고 강자성 공명 및 역 스핀홀 전압분석을 한 개의 장치에서 극저온에서도 가능하게 하였다.
또한, 본원발명의 도파관 및 프로우브 인서트는, 극저온에서도 온도에 대한 안정성을 확보하면서 하나의 측정장비로 강자성 공명뿐만 아니라 역스핀홀 전압까지도 측정할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본원발명의 도파관 및 프로우브 인서트에 있어서는, 도파관이 프로우브 인서트와 일체로 형성됨으로써, 고주파 케이블의 탈부착에 의한 에너지 손실을 최소화있으며, 온도의 변화에도 빠르게 반응할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본원발명의 도파관 및 프로우브 인서트에 따르면, 도파관 위에 샘플을 장착하기 위하여 헬름홀츠 코일을 떼어낼 필요가 없이 헬름홀츠 코일이 프로우브 인서트 내에서 이동이 가능하므로, 소자샘플의 장착이 편리하다는 장점을 가진다.
도 1은 FMR 측정의 기본 개념도를 나타내며, 도 1(A)는 FMR 측정의 기본개념도, 도 1(B)는 FMR 측정에 의하여 분석되는 파라미터들의 도면이다.
도 2는 종래의 극저온 FMR 측정시스템을 나타내는 도면으로서, 도 2(A)는 극저온 상태에서의 FMR 측정에 사용되는 액체헬륨 탱크(100)를 나타낸다.
도 3은 종래 기술에 의한 FMR 측정용 프로우브 인서트를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래 기술에 의한 FMR 측정용 동일평면 도파관을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 동일평면 도파관과 프로우브 인서트의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 동일평면 도파관의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 도파관과 프로우브 인서트를 나타내는 도면으로서, 도 7(A)는 프로우브 인서트의 측면도, 도 7(B)는 프로우브 인서트의 평면도, 도 7(C)는 동일평면 도파관이 장착된 상태의 프로우브 인서트의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트에 있어서의 헬름홀츠 코일의 사용상태를 나타내는 도면으로서, 도 8(A)는 샘플 장착 전의 위치를, 도 8(B)는 샘플 장착 후의 위치를 각각 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트가 액체헬륨탱크 내의 시료용 공간 내로 삽입될 수 있도록 지지대에 장착된 상태를 각각 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템의 극저온에서의 온도 안정성을 보여주는 그래프로서, 도 10(A)는 절대온도 300K 부터 4K까지 범위를 보여주며, 도 10(B)는 그의 확대도면으로서 10K 내지 4K 에서의 극저온 대역범위의 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 종래기술에 의한 FMR 측정 및 본원발명에 따른 FMR 측정결과를 나타내는 도면으로서, 도 11(A)의 위쪽 그래프는 종래기술의 U자형 도파관을 사용한 경우의 자계별 주파수에 대한 신호의 강도를 나타내며, 아래쪽 그래프는 주파수 대역별 입력 대 출력 신호비를 나타낸다. 도 11(B)는 본원발명에 따른 각 경우를 나타낸다.
도 12는 Cr-PBA 물질의 ISH 전압특성을 나타내는 도면으로서, 도 12(A)는 Cr-PBA 역스핀(ISH)홀 전압 실험 모식도이고, 도 12(B)는 100K 온도에서의 ISH 전압을 나타내고, 도 12(C)는 Cr-PBA 두께에 따른 ISH 전압을 각각 나타내는 도면이다.
도 13은 코발트(Co) 10nm 두께의 시료에 대해서 ISH 전압을 측정한 도면으로서, 도 13(A)는 5 내지 20 GHz 까지 대략 2 GHx 단위로 살펴본 강도이고, 도 13(B)는 도 13(A)에서의 부분적인 확대도이다.
도 2는 종래의 극저온 FMR 측정시스템을 나타내는 도면으로서, 도 2(A)는 극저온 상태에서의 FMR 측정에 사용되는 액체헬륨 탱크(100)를 나타낸다.
도 3은 종래 기술에 의한 FMR 측정용 프로우브 인서트를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래 기술에 의한 FMR 측정용 동일평면 도파관을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 동일평면 도파관과 프로우브 인서트의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 동일평면 도파관의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 도파관과 프로우브 인서트를 나타내는 도면으로서, 도 7(A)는 프로우브 인서트의 측면도, 도 7(B)는 프로우브 인서트의 평면도, 도 7(C)는 동일평면 도파관이 장착된 상태의 프로우브 인서트의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트에 있어서의 헬름홀츠 코일의 사용상태를 나타내는 도면으로서, 도 8(A)는 샘플 장착 전의 위치를, 도 8(B)는 샘플 장착 후의 위치를 각각 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트가 액체헬륨탱크 내의 시료용 공간 내로 삽입될 수 있도록 지지대에 장착된 상태를 각각 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템의 극저온에서의 온도 안정성을 보여주는 그래프로서, 도 10(A)는 절대온도 300K 부터 4K까지 범위를 보여주며, 도 10(B)는 그의 확대도면으로서 10K 내지 4K 에서의 극저온 대역범위의 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 종래기술에 의한 FMR 측정 및 본원발명에 따른 FMR 측정결과를 나타내는 도면으로서, 도 11(A)의 위쪽 그래프는 종래기술의 U자형 도파관을 사용한 경우의 자계별 주파수에 대한 신호의 강도를 나타내며, 아래쪽 그래프는 주파수 대역별 입력 대 출력 신호비를 나타낸다. 도 11(B)는 본원발명에 따른 각 경우를 나타낸다.
도 12는 Cr-PBA 물질의 ISH 전압특성을 나타내는 도면으로서, 도 12(A)는 Cr-PBA 역스핀(ISH)홀 전압 실험 모식도이고, 도 12(B)는 100K 온도에서의 ISH 전압을 나타내고, 도 12(C)는 Cr-PBA 두께에 따른 ISH 전압을 각각 나타내는 도면이다.
도 13은 코발트(Co) 10nm 두께의 시료에 대해서 ISH 전압을 측정한 도면으로서, 도 13(A)는 5 내지 20 GHz 까지 대략 2 GHx 단위로 살펴본 강도이고, 도 13(B)는 도 13(A)에서의 부분적인 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 도파관 및 이를 이용하는 프로우브 인서트에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것일 뿐이며, 하기 실시예는 여러 가지로 달리 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템은 절대온도 4K ~ 300K 범위, 1 GHz~ 40 GHz 범위의 고주파 및, 자기장 세기 0 ~ 9 테슬라(Tesla) 환경에서 사용하도록 구성되며, 외부전압을 인가해 줌으로써 스핀-전류의 변환 효율과 직접적으로 관련이 있는 라쉬바(Rashba) 효과를 인위적으로 가해줄 수 있다면, 자성층의 비등방성 (anisotropy) 및 역스핀홀 효과의 세기 등을 조절할 수 있게 된다. 따라서 본원발명에 있어서는, 종래의 FMR 측정 시스템에 게이트 전압의 인가 기능을 추가함으로써 실험장비의 활용 범위를 넓히도록 한 것이다.
라쉬바 효과를 조절함으로써 SOT-MRAM의 스핀-전류 변환 효율을 크게도 할 수 있고 작게도 할 수 있으며, 이는 SOT-MRAM 특성 분석에있어서 중요한 부분을 차지하게 될 것으로 예상된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트의 분해도를 나타내며, 상기 프로우브 인서트는 크게 프로우브 인서트 본체부(10)와, 본 발명에 따른 동일평면 도파관(20) 및 상기 프로우브 인서트 본체부(10)를 둘러싸도록 배치되는 헬름홀츠 코일부(30)로 구성된다.
강자성 공명 및 역스핀홀 전압 측정 시스템의 가장 핵심적인 부분은 고주파를 통과시키는 도파관(20)이다. 본 발명의 극저온 강자성 공명 및 역스핀홀 전압 측정 시스템에서 사용되는 도파관(20)은 동일평면 도파관(Coplanar Waveguide: CPW)로서, 이러한 동일평면 도파관에서 고려되어야 할 사항들은 유전율, 유전체의 두께, 소스 라인의 두께, 비아홀(Via hole)의 위치 및 크기 등을 들 수 있다.
프로우브 인서트 본체부(10)는, 상기와 같은 동일평면 도파관(20)이 장착되고, 상기 도파관(20) 상에 재료의 샘플을 장착시킨 후, 극저온이면서 높은 자기장을 인가하는 시스템인 챔버 내에 삽입되도록 후술하는 지지대에 결합된 상태로 구성된다.
헬름홀츠 코일부(30)는 코일에 인가되는 전류에 의하여 시스템의 내부에 자기장을 발생시키기 위한 것이다. 전류를 교류로 흘려주면 교류 자기장이 발생되어 동일평면 도파관을 통과하는 고주파 신호에 변화를 주게 된다. 즉, 공명 주파수에 맞는 공명 자기장 영역에서 강자성 물질의 고주파 에너지 흡수를 자기장에 의한 미분 값으로 나타나도록 한다. 이러한 측정 방식은 신호 대비 노이즈비(Signal to Noise Ratio)를 향상시키며, 더 깨끗한 신호를 얻을 수 있게 한다.
동일평면 도파관
본원발명의 동일평면 도파관(20)의 상세한 구성을 도 6에 도시하였다. 동일평면 도파관(20)은, 그의 외관이 대략 직사각형인 판형상 부재로 형성된다. 이러한 본원발명의 평면 도파관(20)의 가장 큰 특징은 종래 기술에 있어서의 평면 도파관과는 달리, 도파로(24)가 직선형상(Linear)을 가지는 것으로서, 평면 도파관(20)은 상기 직사각형 판형상 부재의 폭방향에서 중앙부에 형성된다.
이와 같이 도파로(24)를 직선형상으로 함으로써, 도파관(20)에 있어서 역스핀홀 전압을 측정하기 위한 소스 전압을 인가할 수 있는 공간을 확보하게 되고, 또한 에너지 손실을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본원발명의 동일평면 도파관(20)은 상기와 같은 직사각형 판형상 부재의 적어도 한 개의 모서리에 고정용 구멍(21)이 형성된다. 고정용 구멍(21)은 직사각형 판형상 부재의 대각선 방향으로 대향하는 2 개의 모서리에 형성될 수도 있고, 또는 직사각형 판형상 부재의 4 개의 모서리 전부에 형성될 수도 있다.
이러한 고정용 구멍(21)은 본원발명의 동일평면 도파관(20)을 후술하는 바와 같이 측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트의 본체부(10)에 형성된 고정용 구멍(11)에 대응시켜서 고정부재를 사용하여 일체로 고정하기 위한 것으로서, 이와 같이 하는 이유는, 극저온 상태에서는 되도록 동일평면 도파관(20)이 프로우브 인서트와 접촉하는 면적이 많을수록 좋기 때문이며, 이와 같이 도파관(20)을 고정함으로써 열전달이 잘되고, 결과적으로 온도 평형을 효율적으로 이루게 되는 효과가 있다.
또한, 동일평면 도파관(20)에는 상기 직사각형 판형상 부재의 길이방향에서 대략 중앙부에 도파로(24)를 사이에 두고 상호간에 대향하는 2개의 전극(25)이 설치된다. 이러한 2개의 전극(25)은 본원발명에 있어서 특징적인 역스핀홀 효과(Inverse Spin Hall Effect: ISHE)의 측정을 위하여 소스 전압을 인가하는 것으로서, 자기공명 현상이 발생할 때, 2개의 전극(25) 사이의 양단에 전압을 인가하고 역스핀홀 효과에 의하여 스핀전류가 전하 전류로 바뀌는 것을 나노미터(Nanometer)로 측정할 수 있다.
한편, 이들 2개의 전극(25)에는 각각의 길이방향을 따라서 복수 개의 핀홀(26)들이 형성된다. 이와 같은 ISHE 전압 측정을 위한 2개의 전극(25)에 형성된 핀홀(26)들은 전극(25)의 재질이 금속이기 때문에 고주파 신호의 인가에 의한 전압측정에 있어서 발생할 수 있는 간섭 현상을 최소화 하기 위한 장치이다.
또한, 상기 2개의 전극(25) 중 하나의 측부에는 상기 도파로(24)와는 반대측에 위치하도록 형성되는 소스용 개구부(23)가 형성된다. 이러한 소스용 개구부(23)는 소스 전압을 도입하기 위한 것이다.
아울러, 상기 직사각형 판형상 부재의 폭방향 한쪽 끝단부, 도면에서는 오른쪽 끝단부에는 고주파 케이블을 연결하기 위한 도시하지 않은 커넥터를 구비한다. 이러한 커넥터는 고주파 케이블을 통하여 신호를 측정장치로 전달하기 위한 것이다.
프로우브 인서트
본원발명에 따르면, 상술한 바와 같은 동일평면 도파관(20)을 이용하는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트가 제공된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 상기 도파관(20)과 프로우브 인서트를 나타내는 도면으로서, 도 7(A)는 프로우브 인서트의 측면도, 도 7(B)는 프로우브 인서트의 평면도, 도 7(C)는 동일평면 도파관이 장착된 상태의 프로우브 인서트의 평면도를 각각 나타낸다.
프로우브 인서트는, 서로 대향하는 2개의 원반형상부를 사이에 두고, 길이방향으로 상호간에 대향하는 2개의 지지대(10)가 원반형상부를 지지한다. 이러한 프로우브 인서트의 지지대(10)에는, 서로 마주 보는 측부에 상기 동일평면 도파관(20)이 설치되는 홀더(12)가 각각 형성된다.
이러한 홀더(12)에는 각각 2개의 고정용 구멍(11)이 형성되어 있어서, 동일평면 도파관(20)의 고정용 구멍(21)에 대응하며, 상기 동일평면 도파관(20)의 고정용 구멍(21)과 상기 홀더(12)의 고정용 구멍(11)을 일치시키고, 예를 들면 도시하지 않은 나사 등의 체결부재를 사용하여 동일평면 도파관(20)을 프로우브 인서트에 고정시키게 된다.
한편, 프로우브 인서트의 2개의 지지대(10)에는, 그의 길이방향을 따라 상기 2개의 원반형상부의 사이에서 이동가능하고, 상기 2개의 지지대(10)를 둘러싸도록 구성되는 링형상의 헬름홀츠 코일부(30)가 삽입된다.
상술한 바와 같이 헬름홀츠 코일부(30)는 둘레에 권취되어 있는 코일에 인가되는 전류에 의하여 시스템의 내부에 자기장을 발생시키기 위한 것으로서, 상기 헬름홀츠 코일부(30)에는 상기 지지대(10)에 대한 상기 헬름홀츠 코일부(30)의 위치를 규제할 수 있는 위치규제부재(15)가 마련된다.
또한, 상기 지지대(10)의 측면에도 상기 헬름홀츠 코일부(30)의 위치규제부재(15)와 대응하는 위치에서 결합되는 위치규제부재용 구멍(13)이 형성되어 있어서, 헬름홀츠 코일부(30)는 지지대(10)의 길이방향을 따라서 이동가능하면서도, 이들 위치규제부재(15)가 위치규제 부재용 구멍(13)에 끼워맞추어짐으로써 고정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 사용되는 프로우브 인서트에 있어서의 헬름홀츠 코일부(30)의 사용 상태를 나타내는 도면으로서, 도 8(A)는 샘플 장착 전의 위치를, 도 8(B)는 샘플 장착 후의 위치를 각각 나타내는 도면이다.
도 8(A)에 나타낸 바와 같이 헬름홀츠 코일부(30)는 샘플을 장착하기 전에는 지지대(10)의 한쪽 끝단부까지 이동하여, 작업자로 하여금 동일평면 도파관(20) 상에 시료를 장착하기가 용이하도록 되어 있다.
샘플을 동일평면 도파관(20)에 장착한 후에는, 헬름홀츠 코일부(30)가 지지대(10)의 대략 중앙에 형성된, 상기 동일평면 도파관(20)과 평면적으로 일치하도록 절결된 절결부 위쪽으로 이동하여 상기 위치규제부재(15)가 상기 위치규제부재용 구멍(13)과 결합되고, 그의 위치가 고정되도록 한다.
또한, 상기한 2개의 양측단부에 위치된 원반형상부 중 한 쪽의 원반형상부에는, 도시하지 않은 고주파 코일이 통과할 수 있도록 홈이 형성되며, 다른 쪽의 원반형상부에는 퍽(puck)이 장착되어 챔버내에 프로우브가 고정된다.
강자성 공명(FMR) 측정
상기와 같은 구성의 본원발명의 일 실시예에 따른 동일평면 도파관 및 프로우브 인서트를 사용하는 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 있어서, 먼저 강자성 공명측정을 하는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 측정은 고주파를 생성하는 고주파 신호발생기를 상기 동일평면 도파관(20)에 커넥터를 통하여 고주파 케이블에 연결하고, 도파관(20)의 직선형 도파로(24) 상에 샘플을 장착한 다음, 헬름홀즈 코일부에 록인 증폭기(Lock-in Amplifier)를 통하여 전류를 인가함으로써 샘플에 변조 자계(Modulation Field)를 생성한다.
그리고, 1 GHz ~ 40 GHz 고주파 신호를 인가하고 외부 자계를 고주파 신호와 병렬로 발생시키면서 0~5,000 Oe 정도의 범위 내에서 공명 자기장을 찾는다.
이와 같이 구성된 본원발명의 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템에 대한 극저온에서의 온도 안정성을 검증한 바, 도 10과 같은 그래프를 얻었다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템의 극저온에서의 온도 안정성을 보여주는 그래프로서, 도 10(A)는 절대온도 300K 부터 4K까지 범위를 보여주며, 도 10(B)는 그의 확대도면으로서 10K 내지 4K 에서의 극저온 대역범위의 상태를 보여주는 도면이다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 100K, 50K, 심지어 10K, 5K 및 4K 등의 극저온 상태에서의 모든 영역에서 안정적인 측정이 가능함을 알 수 있었다. 이러한 안정성은 본원발명에 있어서의 동일평면 도파관(20)이 프로우브 인서트에 체결부재를 사용하여 접촉면적이 증가함에 따른 것으로 파악된다.
한편, 종래기술에 의한 FMR 측정 및 본원발명에 따른 FMR 측정결과를 나타내면 도 11에서와 같다.
도 11(A)의 위쪽 그래프는 종래기술의 U자형 도파관을 사용한 경우의 자계별 주파수에 대한 신호의 강도를 나타내며, 아래쪽 그래프는 주파수 대역별 입력 대 출력 신호비를 나타낸다. 도 11(B)는 본원발명에 따른 각 경우를 나타낸다.
종래 기술의 경우 15 GHz의 대역에서 강도가 급격하게 떨어지며, 입력 대 출력 신호비도 마찬가지로 15 GHz 근방에서 급격하게 나빠지는 것을 볼 수 있다.
본원발명의 경우 강도는 17 GHz 를 지나서도 비교적 경향성이 안정적으로 나타나는 것을 볼 수 있으며, 주파수 증가에 따른 FMR 신호 강도가 완만하게 하향하는 것을 볼 수 있다.
역스핀홀(ISHE) 전압측정
ISHE 전압 측정은 자기 공명 현상이 일어날 때 전극 양단에서 ISHE에 의해 스핀 전류가 전하 전류로 바뀌게 되는 것이다. 측정 방식은 전술한 바와 같이 본원발명의 동일평면 도파관(20)에 있어서의 양단 전극(25)를 추가함으로써 나노 볼트미터로 측정한다.
도 12는 Cr-PBA 물질의 ISH 전압특성을 나타내는 도면으로서, 도 12(A)는 Cr-PBA 역스핀(ISH)홀 전압 실험 모식도이고, 도 12(B)는 100K 온도에서의 ISH 전압을 나타내고, 도 12(C)는 Cr-PBA 두께에 따른 ISH 전압을 각각 나타내는 도면이다.
도면에 나타낸 바와 같이 100K 에서도 안정적으로 ISHE가 나타나는 것을 확인할 수 있으며, Cr-PBA의 두께에 따라 ISH 전압신호가 변화하는 것을 알 수 있다. 이러한 ISHE 전압은 종래의 FMR 측정장비로는 측정이 불가능한 것이었다.
한편, 도 13은 코발트(Co) 10nm 두께의 시료에 대해서 ISH 전압을 측정한 도면으로서, 도 13(A)는 5 내지 20 GHz 까지 대략 20 GHz 단위로 살펴본 강도이고, 도 13(B)는 도 13(A)에서의 부분적인 확대도이다.
도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 20 GHz 의 고주파에서도 신호 자체의 강도는 작은 것처럼 보이지만, 확대해보면 선명한 신호파형을 얻을 수 있었다.
10: 지지대 11: 고정용 구멍
12: 홀더 13: 위치규제부재용 구멍
15: 위치규제부재 20: 동일평면 도파관
21: 고정용 구멍 22: 샘플 장착부
23: 소스용 개구부 24: 도파로
25: 전극 26: 핀홀
30: 헬름홀츠 코일부 40: 커넥터
50: 케이블(50) 60: 온도센서
70: 퍽(Puck) 100: 액체헬륨 탱크 액체헬륨
200: FMR 측정용 프로우브
12: 홀더 13: 위치규제부재용 구멍
15: 위치규제부재 20: 동일평면 도파관
21: 고정용 구멍 22: 샘플 장착부
23: 소스용 개구부 24: 도파로
25: 전극 26: 핀홀
30: 헬름홀츠 코일부 40: 커넥터
50: 케이블(50) 60: 온도센서
70: 퍽(Puck) 100: 액체헬륨 탱크 액체헬륨
200: FMR 측정용 프로우브
Claims (11)
- 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트에 설치되는 직사각형 판형상 부재로 형성되며;
상기 직사각형 판형상 부재의 적어도 한 개의 모서리에 형성되는 고정용 구멍;
상기 직사각형 판형상 부재의 폭방향 중앙부에 형성되는 도파로;
상기 직사각형 판형상 부재의 길이방향 중앙부에 상기 도파로를 사이에 두고 상호간에 대향하여 설치되는 2개의 전극;
상기 2개의 전극에 각각 형성되는 복수 개의 핀홀; 및
상기 2개의 전극 중 하나의 측부에 접하고, 상기 도파로의 반대측에 위치하도록 형성되는 소스용 개구부;
를 포함하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트의 동일평면 도파관.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도파로는 직선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트의 동일평면 도파관.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고정용 구멍은 상기 직사각형 판형상 부재의 대각선 방향으로 대향하는 2개의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트의 동일평면 도파관.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고정용 구멍은 상기 직사각형 판형상 부재의 4 개의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트의 동일평면 도파관.
- 제 1 항에 있어서,
상기 직사각형 판형상 부재의 폭방향 끝단부에 고주파 케이블 연결용 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트의 동일평면 도파관.
- 제 1 항에 따른 동일평면 도파관;
서로 대향하는 2개의 원반형상부를 길이방향으로 대향하여 연결하는 2개의 지지대와, 상기 지지대가 마주 보는 측부에 각각 형성되어 상기 동일평면 도파관이 설치되는 홀더를 가지는 본체부;
상기 2개의 지지대의 길이방향을 따라 상기 2개의 원반형상부의 사이에서 이동가능하며, 상기 2개의 지지대를 둘러싸도록 구성되는 링형상의 헬름홀츠 코일부;
를 포함하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트.
- 제 6 항에 있어서,
상기 헬름홀츠 코일부에는 상기 지지대에 대한 상기 헬름홀츠 코일부의 위치를 규제할 수 있는 위치규제부재가 구비되고;
상기 지지대의 측면에는 상기 헬름홀츠 코일부의 위치규제부재와 결합되는 위치규제부재용 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트.
- 제 6 항에 있어서,
상기 2개의 원반형상부 중 한 쪽의 원반형상부에는 고주파 코일이 통과할 수 있는 홈이 형성되며, 다른 쪽의 원반형상부에는 퍽(puck)이 장착되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트.
- 제 6 항에 있어서,
상기 지지대는 상기 동일평면 도파관과 평면적으로 일치하도록 절결된 절결부를 가지는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트.
- 제 6 항에 있어서,
상기 지지대의 홀더에는 상기 동일평면 도파관의 상기 고정용 구멍에 대응하는 고정용 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트.
- 제 6 항에 있어서,
상기 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트는, 절대온도 4K ~ 300K 범위, 1 GHz~ 40 GHz 범위의 고주파 및, 자기장 세기 0 ~ 9 테슬라(Tesla) 환경에서 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 프로우브 인서트.
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005007866A2 (en) | 2003-05-31 | 2005-01-27 | Aviva Biosciences Corporation | Biochip devices for ion transport measurement, methods of manufacture, and methods of use |
| US20080252298A1 (en) | 2007-04-16 | 2008-10-16 | Anritsu Company | Broadband micro-machined thermal power sensor |
| US20090230963A1 (en) | 2008-02-14 | 2009-09-17 | Bruker Biospin Gmbh | Magnetic resonance resonator assembly |
| JP2012108991A (ja) | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Tdk Corp | マイクロ波アシストヘッドを用いた磁気記録方法 |
| WO2017210365A1 (en) | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Lockheed Martin Corporation | Magneto-optical detecting apparatus and methods |
| WO2018174918A1 (en) | 2017-03-24 | 2018-09-27 | Lockheed Martin Corporation | Magnetic detection system with highly integrated diamond nitrogen vacancy sensor |
| KR102042669B1 (ko) | 2018-07-05 | 2019-11-08 | 한국기초과학지원연구원 | 전자기적 성질 검측 장비용 샘플 마운트 어셈블리 |
| JP6614631B2 (ja) | 2014-04-18 | 2019-12-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 強磁性共鳴測定装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62132159A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Nec Corp | トリプレ−ト型共振器 |
| JPH04131774U (ja) * | 1991-03-19 | 1992-12-04 | 横河電機株式会社 | 高周波プローブ |
| KR20110092693A (ko) * | 2010-02-10 | 2011-08-18 | 서울대학교산학협력단 | 에르스텟 자기장을 최소화시키는 전극구조 |
| KR101890561B1 (ko) * | 2016-02-03 | 2018-08-22 | 고려대학교 세종산학협력단 | 스핀홀 현상을 이용한 자기장 측정 장치 및 방법 |
| JP7440456B2 (ja) * | 2021-04-28 | 2024-02-28 | 長野計器株式会社 | 物理量測定装置 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005007866A2 (en) | 2003-05-31 | 2005-01-27 | Aviva Biosciences Corporation | Biochip devices for ion transport measurement, methods of manufacture, and methods of use |
| US20080252298A1 (en) | 2007-04-16 | 2008-10-16 | Anritsu Company | Broadband micro-machined thermal power sensor |
| US20090230963A1 (en) | 2008-02-14 | 2009-09-17 | Bruker Biospin Gmbh | Magnetic resonance resonator assembly |
| JP2012108991A (ja) | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Tdk Corp | マイクロ波アシストヘッドを用いた磁気記録方法 |
| JP6614631B2 (ja) | 2014-04-18 | 2019-12-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 強磁性共鳴測定装置 |
| WO2017210365A1 (en) | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Lockheed Martin Corporation | Magneto-optical detecting apparatus and methods |
| WO2018174918A1 (en) | 2017-03-24 | 2018-09-27 | Lockheed Martin Corporation | Magnetic detection system with highly integrated diamond nitrogen vacancy sensor |
| KR102042669B1 (ko) | 2018-07-05 | 2019-11-08 | 한국기초과학지원연구원 | 전자기적 성질 검측 장비용 샘플 마운트 어셈블리 |
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