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[이후종/지승훈 교수 연구실] 초단간극 탄도성 그래핀 조셉슨접합소자 구현

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2015.02.02 / 1,645

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두 개의 초전도체 전극 사이에 얇은 보통도체층을 끼워 넣은 소자를 조셉슨접합이라 하는데, 접합을 통해 전기저항 없이 초전류가 흐를 수 있으며 양자 간섭현상도 나타난다. 이런 이유로 조셉슨접합은 양자컴퓨터, 양자간섭소자, 표준접압소자, 초고주파발진소자 등의 연구에 폭넓게 활용되고 있다. 보통도체층의 두께가 아주 얇아지면 양자 결맞음이 강한 소위 “초단간극 탄도성조셉슨접합이 만들어지는데, 이는 이론적으로만 예측되었을 뿐 수 십 년 동안 많은 연구에도 불구하고 실현되지 못 했었다. 이는 고순도의 금속 삽입층을 원자 단위로 얇게 만드는 것이 극히 어렵기 때문이었다.

 

양자전도초전도 연구실 (이길호박사/이후종교수)에서는 탄소 원자 하나의 두께를 가지는 그래핀을 두 초전도 전극 사이에 끼워 넣은 수직형태의 초단간극 탄도성 조셉슨접합을 세계 최초로 실현하였으며, 나노물성이론연구실 (김솔/지승훈교수)에서는 이 소자에서 그래핀이 조셉슨접합을 형성하는 데 적절한 포텐셜 장벽을 제공함을 이론적으로 입증하였다. 본 연구에서는 초단간극 탄도성 조셉슨접합에 합당한 이론적 전류 한계치를 구현함과 동시에 이론적으로 예측된 전류-위상 특성이 극명하게 나타남을 보였다. 이 연구는 앞으로 원자단위의 소자구조 제어와 다양한 그래핀-초전도 양자소자 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 연구 결과는 네이처 컴뮤니케이션 저널 1월 30일자에 게재되었다.

 

 

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