초록 ▼

□ 연구개요
O(0.01) fs – O(1) fs (1 펨토초 = 1 fs = 10^-15 s) 의 서브펨토초 영역은 아직 우리에게 미지의 세계이다. 본 연구 과제에서는, 해당 극고속의 시간 영역에서 일어나는 전자적 프로세스를 기술하기 위해 다체론적 힐베르트 공간에서 시간의존 슈레딩거 방정식을 풀이하는 이론적 틀을 제시하고, 다음의 몇 가지 핵심 과제를 수행함으로써 물질의 전도 특성에 따른 서브펨토초 물성을 이해하고 제어하고자 시도하였다. 즉, 본 연구 과제에서 다룬 핵심 과제는 (i) 부도체를 이용한 페타헤

□ 연구개요
O(0.01) fs – O(1) fs (1 펨토초 = 1 fs = 10^-15 s) 의 서브펨토초 영역은 아직 우리에게 미지의 세계이다. 본 연구 과제에서는, 해당 극고속의 시간 영역에서 일어나는 전자적 프로세스를 기술하기 위해 다체론적 힐베르트 공간에서 시간의존 슈레딩거 방정식을 풀이하는 이론적 틀을 제시하고, 다음의 몇 가지 핵심 과제를 수행함으로써 물질의 전도 특성에 따른 서브펨토초 물성을 이해하고 제어하고자 시도하였다. 즉, 본 연구 과제에서 다룬 핵심 과제는 (i) 부도체를 이용한 페타헤르츠 소자 개념의 제안, (ii) 서브펨토초 영역에서의 전하-스핀 물성 제어, (iii) 시간 분해 광전자 분광, 그리고 (iv) 이차원 반도체와 그 혼성구조에서의 전자 동역학등이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제의 연구 목표는, 서브펨토초 시간 영역에서 일어나는 동역학적 프로세스를 기술하기 위한 이론적 틀을 완성하고, 물질의 전도 특성에 따른 서브펨토초 물성을 이해하고 더 나아가 제어하는 것이다. 구체적 핵심 과제로서, (i) 서브펨토초 전자의 운동, (ii) 스트리크 광전자 분광, (iii) 부도체 페타헤르츠 소자등을 제안하였다.
(i)서브펨토초 전자의 운동: 강자성 금속와 비자성 반도체의 혼성 접합구조에서 일어나는 서브펨토초 영역에서 일어나는 극초고속의 전하-스핀 전달 메커니즘을 규명하였다. 또한, 압전효과로 잘 알려진 AlN 반도체 물질에서의 서브펨토초 전하 이동 가능성과 더불어 소자 응용 가능성을 탐색하였다.
(ii) 스트리크 광전자 분광: 마그네슘 금속 표면에 광전 효과를 일으킬 때, 전자간쿨롱 상호작용에 의한 광전자 방출 시간 지연을 연구하였다. 특히, 비섭동론적 접근을 통해 광전자 방출 시간 지연을 제어할 수 있는 가능성을 제시하였다.
(iii) 부도체 페타헤르츠 소자: 서브펨토초 영역에서 작동하는 부도체 페타헤르츠 다이오드를 조합하여 1 비트의 메모리 소자 개념을 제안하였고, 4 비트 메모리로 집적 할 수 있는 확장성도 제시하였다.
특히, 반도체 전도특성에서의 서브펨토초 전자 운동 연구를 (즉, 이차원반도체와 혼성구조에서 일어나는 동역학에 대한 연구 수행 등을) 비교적 비중있게 수행하였으며, 전체적으로 연구 목표 대비 충분한 연구 결과를 얻었다고 할 수 있을 것이다.

□ 연구개발결과의 중요성
첫째, 강자성 금속와 비자성 반도체의 혼성 접합 구조에서, 서브펨토초 극초고속 전하 이동을 스핀에 대해 비대칭화하여 서브펨토초 스핀 이동을 구현할 수 있음을 보였다. 이 발견은 페타헤르츠 스핀 소자의 개념적 단초를 제공하며, 동시에 서브펨토초 영역으로 스핀트로닉스를 확장한 것이다.
둘째, 서브펨토초 극초고속 전하 이동을 제어하기 위하여 페타헤르츠 다이오드의 이론적 개념을 만들고 2종류의 다이오드를 조합하여, 1 비트 메모리 소자를 제안하였다. 또한, 4 비트로 집적화할 수도 있음을 보였다. 이 발견은 페타헤르츠 소자 물리학이라는 새로운 영역을 여는 성취이다.
마지막으로, 이차원 반도체인 이황화레늄의 고에너지 여기 영역대 다중밴드갭의 존재를 2차고조파 관측과 이론적 고찰을 통해 증명하였다. 이는 여기 영역대 전자구조 이해의 새로운 장을 여는 연구라 할 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개요 ... 4
• 나. 국내·외 연구동향 ... 5
• 다. 연구의 필요성 및 중요성 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 가. 1차년도 (2016.06.01. ~ 2017.05.31.) ... 9
• 나. 2차년도 (2017.06.01. ~ 2018.05.31.) ... 10
• 다. 3차년도 (2018.06.01. ~ 2019.05.31.) ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 39