주민규 교수, 2차원 텅스텐 셀레늄 재료에서 상온 양자 간섭 현상 보고
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2019-03-21
우리대학 응용물리전공 주민규 교수가 차세대 2차원 반도체 재료인 텅스텐 셀레늄(WSe2) 상부 하부 채널 사이에 존재하는 상온 양자 간섭 현상을 보고하여 미래 양자 소자로 응용 가능성을 열었다.
이번 연구는 응용물리전공 주민규 교수와 성균관대학교 기초과학연구원 나노물리연구단 이영희 교수와 공동으로 수행하였으며, 연구결과는 재료분야 권위지 Advanced Materials (IF = 21.95)에 지난 3월 13일 게재됐다.
(논문명: Room-Temperature Mesoscopic Fluctuations and CoulombDrag in Multilayer WSe2)
초전도로 대표되는 에너지 무손실 고체 내 전하 거동은 고체 내 존재하는 입자들의 위상 결맞음(Phase coherence)과 같은 양자현상에 기반을 둔다. 일반적으로 이러한 양자현상은 매우 낮은 온도에서 보고되며 격자 떨림 등 작은 산란 요인에 의해 깨지기 쉽다. 최근 2차원 탄소 단일 원자층인 그래핀을 이용한 쿨롱 끌기 실험은 고온에서 양자 현상 가능성을 보여주었으나, 소자 구조 및 공정 과정이 복잡하다는 큰 제한점을 갖고 있다.
대표 연구 결과
이번 공동 연구팀은 2차원 텅스텐 셀레늄 반도체 재료의 양극성(Ambipolarity) 특성과 이중 게이트구조를 이용하여 기존 그래핀 기반 소자 공정 복잡도를 크게 줄였으며, 공정 과정에서 관여 될 수 있는 외부 산란 요인을 억제할 수 있었다. 특별히 텅스텐 셀레늄 내부의 수직 변위 전계 에너지와 재료 내부에 존재하는 공핍층(Depletion layer)은 상/하부 양자화된 채널 사이의 안정된 전자-정공 쿨롱 상호작용을 유도하여 상온 양자 결맞음(Quantum coherence)을 보고할 수 있었다. 주 교수는 “고온 양자 간섭 현상에 관한 이번 연구결과가 미래 양자 정보 전자소자 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.