초록 ▼

□ 연구개요
이상적인 양자 전도특성을 보이는 그래핀을 이용하여 초전도(S)/그래핀(G)/초전도(S) 조셉슨 접합 소자를 제작하고, 외부자기장과 그래핀 전하 밀도 등의 물리변수를 변화시키며 조셉슨 접합소자의 양자 전도 특성을 측정하고, 이로부터 초전도 근접효과의 미시적 원리를 규명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는, 1) 양자현상을 관측하기에 이상적인 2차원 플랫폼인 그래핀(Graphene)을 이용하여 2) 다양한 안드레예프 속박상태를 형성하기 위해서 대칭적 초전도 거울을 지닌 SGS 접합소자를 제작하여 3) 외부 자기장과

□ 연구개요
이상적인 양자 전도특성을 보이는 그래핀을 이용하여 초전도(S)/그래핀(G)/초전도(S) 조셉슨 접합 소자를 제작하고, 외부자기장과 그래핀 전하 밀도 등의 물리변수를 변화시키며 조셉슨 접합소자의 양자 전도 특성을 측정하고, 이로부터 초전도 근접효과의 미시적 원리를 규명하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는, 1) 양자현상을 관측하기에 이상적인 2차원 플랫폼인 그래핀(Graphene)을 이용하여 2) 다양한 안드레예프 속박상태를 형성하기 위해서 대칭적 초전도 거울을 지닌 SGS 접합소자를 제작하여 3) 외부 자기장과 소자의 기하구조를 변화시키며 전도 특성을 측정하고 4) 측정 결과를 분석하여 초전도 근접효과의 미시적 근원을 규명하고자 하였다

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 2차원 반데르발스 이종구조 제작기술을 이용하여, 높은 전자이동도와 접합투명도를 갖춘 그래핀 조셉슨 접합소자를 성공적으로 제작하였다. Polycarbonate, Polypropylen carbonate, Elvacite 등의 다양한 Polymer film을 활용하여 2차원 결정조각을 집어 올려 다른 2차원 결정조각에 접합시키는 기술을 확보하였다. 또한, 플라즈마 에칭을 통하여 높은 금속/그래핀 접함투명도를 갖춘 소자 제작에 성공하였다.
2) 탄탈륨 초전도체를 이용하여 강한 Josephson coupling을 가진 그래핀 조셉슨 접합구조를 제작하였다. 강한 Josephson coupling(α~2)을 1마이크로미터 이상 유지시키는 그래핀 조셉슨 접합을 제작하였다.
3) 극저온 노이즈 필터를 통하여 조셉슨 접합소자의 초전류를 안정적으로 측정하였다. 다단계 노이즈 필터를 통하여, 상대적으로 전기적 잡음이 높은 Cryogen-free dilution refrigerator에서도 작은 조셉슨 전류를 측정해내었다.

□ 연구개발결과의 중요성
(1) 다양한 반데르발스 이종구조 제작을 위한 플랫폼을 구축하였다. 새로운 물질과 새로운 구조를 통한 후속연구를 수행할 기반을 마련하였다.
(2) Josephson Coupling Strength가 강하면서도 1마이크로미터 이상의 물리적 길이를 갖춘 조셉슨 접합소자를 제작하였다. 향후 다양한 기하구조의 조셉슨 접합소자 제작에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.
(3) 미세한 조셉슨 전류를 측정할 수 있는 극저온 측정시스템을 마련함으로써, 양자홀 영역에서의 초전류 등을 측정할 수 있는 기반을 마련하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 반데르발스 이종구조를 통한 탄탈륨/그래핀 조셉슨소자 제작 ... 5
• 2) 탄탈륨 그래핀 접합에서의 조셉슨 전류 및 결합 강도 측정 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 1) 강한 조셉슨 결합(Josephson coupling)을 갖춘 그래핀 조셉슨 소자 제작 ... 7
• 2) 미세 초전류 측정기반 구축 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 끝페이지 ... 7