초록 ▼

□ 연구개요
다차원 이종접합 계면에 수직 변위 전계 에너지 장벽을 형성하여 엑시톤 재결합을 억제함과 동시에 엑시톤 응축 온도를 크게 향상하기 위한 새로운 쿨롱 끌기 소자 구조를 연구함. 반도체 상부/하부 전도층 접합 계면에 전자-정공 응축 양자 현상을 자기장 없이 유도하여 고온/초유동 양자 소자 제작에 필요한 기초 연구 결과를 제공함.

□ 연구 목표대비 연구결과
▣ 1차년도: 이상적인 반도체 이종접합재료 탐색 및 다중 게이트 양자 소자 공정 개발
- 전자-정공(e-h) 쌍(Pair)을 제공할 수 있는 이

□ 연구개요
다차원 이종접합 계면에 수직 변위 전계 에너지 장벽을 형성하여 엑시톤 재결합을 억제함과 동시에 엑시톤 응축 온도를 크게 향상하기 위한 새로운 쿨롱 끌기 소자 구조를 연구함. 반도체 상부/하부 전도층 접합 계면에 전자-정공 응축 양자 현상을 자기장 없이 유도하여 고온/초유동 양자 소자 제작에 필요한 기초 연구 결과를 제공함.

□ 연구 목표대비 연구결과
▣ 1차년도: 이상적인 반도체 이종접합재료 탐색 및 다중 게이트 양자 소자 공정 개발
- 전자-정공(e-h) 쌍(Pair)을 제공할 수 있는 이상적인 이종 접합재료 제시
- 다중 게이트 양자 소자 제작 공정 조건 확립
- 화학 기상 증착법 소재 기반 소자 제작 성공
- 금속-반도체 사이의 접촉 저항 영향 억제 방향 새로운 쿨롱 끌기 소자 구조 제시
- 2차원 다층 WSe₂ 단일 재료에서의 상온 양자 간섭 효과 실증 성공
연구 업적: Adv. Mater. (IF: 30.849) (교신저자 1편)

▣ 2차년도: 이종접합 계면 전자-정공 사이의 강한 쿨롱 상호작용 연구
- 다중 게이트 수직 변위 전계 및 수직 장벽 에너지 이론 계산/실험 검증 성공
- 2차원 이종접합 계면에 존재하는 수직/수평 Schottky Barrier 평가 성공
- 이종접합 물질 간의 강한 쿨롱 상호 작용에 의한 전기 전도도 진동 관측 성공
- 2차원 물질 이종접합 계면에 존재하는 강한 전자-정공 쿨롱 상호작용에 의한 상온끌림 (Drag) 전류 및 기전력 특성 평가 확인
연구 업적: Commun. Phys.(IF: 6.368) & 2D Mater. 등 (교신저자 7편)

▣ 3차년도: 고온 초유동/초전도 양자 단위 전계 소자 및 홀 센서 시연
- 고자기장(14T) 공간에서 이종접합 물질 간의 강한 쿨롱 상호 작용에 의한 끌림 홀전압 및 끌림 전류 상관관계와 전기 전도도 진동 원인 규명 성공
- 양자 소자의 저온 초유동/초전도 현상 존재 여부 확인
- 양자 홀 효과 및 Shubnikov de Haas 진동 특성 분석 확인
- 이상적인 양자 소자 동작 범위 제시 (온도, 전계 등)
- 초유동 양자 소자를 이용한 홀 센서 시작품 제작 중
연구 업적: Adv. Funct. Mater. & npj 2D Mater. Appl. 등 (교신저자 4편)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
▣ 2차원 원자층 이종접합 계면에 형성된 수직 변위 전계를 이용하여 전자-정공/전자 끌기 소자를 세계 최초로 실증하였으며 전하 중립 영역에서의 쿨롱 끌기 근본 원인을 탐구하여 쿨롱 끌림 현상 규명 및 엑시톤 응축 가능성을 제안함. 쿨롱-끌기 기반 소자 구조를 개선한 새로운 차세대 양자 전자 소자 구조 및 공정 기술을 확보했으며 지능형 신경 모방 반도체 소자 구조를 제안함
▣ 이중 게이트 양극성 다층 채널 사이에 존재하는 1~6nm의 공핍층을 이용하여 상부/하부 채널을 독립적으로 제어 가능함을 입증하였고 두 채널 입자들의 위상 결맞음에 의한 전도도 요동 현상을 상온에서 관측함. 이는 동질 다층 재료 내 상부/하부 전하들의 위상 결맞음에 의한 고온 양자 물리현상 발현이 가능함을 의미하며 고온 초유동 전하 거동에 중요한 연구 방향성을 제시함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발 결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 42