[논문]위상절연체 소재 및 소자 기술 개발 동향

이우정; 황태하; 조대형; 정용덕

doi:10.22648/etri.2023.j.380103

[국내논문] 위상절연체 소재 및 소자 기술 개발 동향
Research Trend of Topological Insulator Materials and Devices 원문보기

전자통신동향분석 = Electronics and telecommunications trends, v.38 no.1, 2023년, pp.17 - 25

이우정 (위상절연체창의연구실) , 황태하 (위상절연체창의연구실) , 조대형 (위상절연체창의연구실) , 정용덕 (위상절연체창의연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

Topological insulators (TIs) emerge as one of the most fascinating and amazing material in physics and electronics. TIs intrinsically possess both gapless conducting surface and insulating internal properties, instead of being only one property such as conducting, semiconducting, and insulating. The conducting surface state of TIs is the consequence of band inversion induced by strong spin-orbit coupling. Combined with broken inversion symmetry, the surface electronic band structure consists of spin helical Dirac cone, which allows spin of carriers governed by the direction of its momentum, and prohibits backscattering of the carriers. It is called by topological surface states (TSS). In this paper, we investigated the TIs materials and their unique properties and denoted the fabrication method of TIs such as deposition and exfoliation techniques. Since it is hard to observe the TSS, we introduced several specialized analysis tools such as angle-resolved photoemission spectroscopy, spin-momentum locking, and weak antilocalization. Finally, we reviewed the various fields to utilize the unique properties of TIs and summarized research trends of their applications.

Keyword

표/그림 (9)

그림 그림 1 (a) 2차원 위상절연체의 1차원 경계상태, (b) 경계면에서 밴드역전 현상에 의해 형성된 Dirac cone, (c) 3차원 위상절연체로 확대했을 경우 2차원 경계상태, (d) 2차원 Dirac cone 모식도
그림 그림 2 MBE로 a-SiO₂ 기판상에 성장한 Bi₂Se₃ 박막의 (a) 결정 구조 모식도, (b) RHEED 패턴, (c,d) 저배율 및 고배율의 단면 HRTEM 이미지
그림 그림 3 Bi₂Se₃ 박막의 전사 공정. (a) Bi₂Se₃ 박막의 PMMA 기반 전사 방법의 개략도, (b-e) PMMA/Bi₂Se₃ 박막의 박리 과정, (f,g) 유연 투명 기판에 전사된 3 × 3cm Bi₂Se₃ 박막의 사진
그림 그림 4 각분해능 광전자분광법으로 측정한 Bi_0.9Sb_0.1의 표면 전자구조
그림 그림 5 표면 전자 에너지띠(Line)가 인접한 두 TRIM 지점을 잇는 두 가지 방법에 대한 모식도
그림 그림 6 위상절연체의 스핀-운동량 고정을 전기적으로 정한 결과. (a) 스핀-전위차 측정법 모식도, (b) 스핀-전위차 측정 결과
그림 그림 7 (a) 약국재효과와 (b) 반약국재효과에 대한 전자경로 모식도와 해당 자기전도도, 𝜟G_2D(B)의 예
그림 그림 8 위상 큐비트 플랫폼
그림 그림 9 2개의 조셉슨 접합을 갖는 트랜스몬 큐빗 구조

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