초록 ▼

연구목표
◦최종 연구목표
지금까지 축적한 나노공정 및 극저온에서의 물성 측정기술을 기반으로, 양자상태의 생성⋅제어⋅측정 기술을 개발하며 나아가 이를 바탕으로 차세대 측정표준 및 전략기술을 개발함.

◦해당단계 연구목표
<차세대 측정표준기술 개발>
- 출력 200 pA, 정확도 10^-7의 양자전류소자를 개발
- 그래핀 기반 양자홀 저항소자개발에 필요한 소자 공정 및 측정기술 개선 및 2차원 신물질을 이용한 융·복합물성 정밀측정 기술 개발
- 저온검출기 개발하여 차세대 표준

연구목표
◦최종 연구목표
지금까지 축적한 나노공정 및 극저온에서의 물성 측정기술을 기반으로, 양자상태의 생성⋅제어⋅측정 기술을 개발하며 나아가 이를 바탕으로 차세대 측정표준 및 전략기술을 개발함.

◦해당단계 연구목표
<차세대 측정표준기술 개발>
- 출력 200 pA, 정확도 10^-7의 양자전류소자를 개발
- 그래핀 기반 양자홀 저항소자개발에 필요한 소자 공정 및 측정기술 개선 및 2차원 신물질을 이용한 융·복합물성 정밀측정 기술 개발
- 저온검출기 개발하여 차세대 표준, 기초과학 및 핵에너지 정책에 측정 기술 제공

<차세대 전략기술 개발>
- 나노역학소자의 양자상태 측정기술 개발을 통하여 역학소자의 개별 양자 상태를 측정하고 이를 바탕으로 극저온 양자 온도표준 기술 확보
- 규모확장성 주문형 단일광자 광원 기술 및 단일광자 기반 양자광 기술 개발

연구내용
◦2년차 (2016년) 연구내용
<차세대 측정표준기술 개발>
- 양자전류 소자 병렬화 및 병렬 펌프소자 특성 평가
- 그래핀/h-BN 헤테로 터널링소자를 이용한 단일막 그래핀 양자축전용량 측정
- 2차원 반도체(WSe₂) 에너지간극 형성 및 외부조건(온도, 전하량)에 따른 변화량 정밀 측정
- 두께에 따른 산화그래핀에서의 전하수송 측정 및 메카니즘 분석, 라만분광시스템을 개선함으로써 저차원 물질의 광·전기 융합특성 매핑
- 초전도 인덕턴스 및 Au:¹⁶⁸Er 센서 물질의 자화 이온 농도를 변화 시켜 낮은 에너지를 갖는 입자 검출에서 신호 크기 향상 및 100 mK 온도영역에서 장시간 핵 분광 측정 기술 연구

<차세대 전략기술 개발>
- 희석 냉동기로 접근 가능한 온도인 약 10 mK 영역에서 양자기저상태에 도달하기 용이할 것으로 예상되는 나노미터 스케일 구조물을 고품질의 합성된 나노선을 적용하여 제작 및 제작된 나노선 역학계의 극저온 측정 기법을 개발
- 단일광자광원 성능향상: 극초단 통신파장 예고광자광원 생성률 (2400 cps) 및 예고효율 (60%) 향상
- 분산보상 된 광섬유 지연선로를 이용한 다광자 양자간섭계. HOM 간섭 가시도 0.7±0.1 달성
- 4차원 양자상태 일반화 된 벨 부등식 위배 증명실험

기대효과
(응용분야 및 활용범위 포함)
<차세대 측정표준기술 개발>
- 양자전류 표준기의 프로토타입 개발은 폰클리칭 물리상수 R_K(=h/e²) 및 조셉슨 물리상수 K_J(=h/2e)의 불확도 개선 및 암페어 단위 재정의 논의에 기여함
- 저차원 물질/h-BN 헤테로터널링소자를 이용한 저차원 신물질 양자축전용량 측정기술을 기반으로 에너지간극 변화량, 양자물성특성 변화 측정을 통하여 저차원 신물질 기반 전자소자 성능향상에 기여
- 광·전기 융합특성 매핑이 가능하도록 라만분광시스템 개선함으로써 저차원 물질의 융·복합물성 측정능력 향상에 기여
- 절대방사능 측정 등 차세대 표준 업무에 적용되며 Pu 등 전력 핵종 정밀 측정에 기술 제공 및 중성미자 성질 규명 및 암흑물질 탐구 등 대형 기초과학 연구에 검출기 제공

<차세대 전략기술 개발>
- 나노역학소자의 양자상태 측정기술의 개발은 극한 정밀도를 가지는 센서의 개발에 응용될 수 있으며, 또한 양자표준소자에 응용될 수 있음
- 통신파장대역의 주문형 단일광자광원과 고차원 양자상태 측정기술은 규모확장성 있는 양자연산 시스템 및 보안성과 전송용량이 증대된 양자통신 시스템 개발에 기여할 것임

(출처 : 한글요약문)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 주요사업 연차실적·계획서 ... 2
• 한 글 요 약 문 ... 4
• Ⅱ. 2차년도(’16년) 실적 ... 6
• 1. 연구개발 개요 ... 6
• 2. 연구개발 목표 및 평가의 착안점 ... 11
• 3. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 12
• 4. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 5. 연구개발 목표 달성도 및 자체평가 ... 19
• 6. 연구수행방법의 우수성과 등 ... 20
• 7. 고유임무별 기여내용 ... 21
• 8. 연구성과 및 활용 ... 22
• 9. 연구 투입 자원 내역 ... 27
• 10. 중간진도 점검 결과 및 개선내역 ... 29
• 11. 연구책임자의 자율 평가 의견 ... 29
• 12. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 30
• 13. 중요 연구변경 사항 ... 30
• 14. 기타 건의사항 ... 30
• Ⅲ. 3차년도(’17) 계획 ... 31
• 1. 국내·외 관련 분야의 환경 변화 ... 31
• 2. 연구개발 목표 및 내용 ... 31
• 3. 연구 추진 계획 ... 32
• 4. 연구성과 목표 ... 32
• 4. 연구개발 추진체계 ... 33
• 5. 산·학·연 협동연구 추진계획 ... 34
• 6. 국제공동연구(협력) 추진계획 ... 34
• 7. 연구개발결과의 활용방안 및 기대성과 ... 34
• 8. 연구원 편성표 ... 35
• 9. 연구비 소요명세서 ... 36
• 끝페이지 ... 42