초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 고압력·고자기장·극저온 환경에서 구동되는 스핀 전류 측정법을 개발하고, 양자자성체 및 다강체에서 외부 환경 변수로 유도되는 자기 준입자의 고유상태 또는 위상변화에 따른 수송 특성을 측정 및 분석함으로써, 양자자성체에서 자기 준입자의 거동 특성과 형성 매커니즘 이해하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
우리는 열전도도 측정을 개발에 필요한 기초지식을 습득하는 중요한 실험을 성공적으로 수행하였고, 이를 통해 열전도도 및 열홀효과 측정 장치에 대한 사용 및 개발 그리고 해석에 대한 지

□ 연구개요
본 연구에서는 고압력·고자기장·극저온 환경에서 구동되는 스핀 전류 측정법을 개발하고, 양자자성체 및 다강체에서 외부 환경 변수로 유도되는 자기 준입자의 고유상태 또는 위상변화에 따른 수송 특성을 측정 및 분석함으로써, 양자자성체에서 자기 준입자의 거동 특성과 형성 매커니즘 이해하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
우리는 열전도도 측정을 개발에 필요한 기초지식을 습득하는 중요한 실험을 성공적으로 수행하였고, 이를 통해 열전도도 및 열홀효과 측정 장치에 대한 사용 및 개발 그리고 해석에 대한 지식을 습득하였다. 그리고, 이를 바탕으로 Kitaev 양자 스핀 액상 후보물질인 Na₂Co₂TeO₆ 에 대한 열전도도와 열홀효과를 연구한 논문으로 양자자성체에 존재하는 자기 준입자의 거동을 이해할 수 있었다.
이번 연구개발에서 주요목표 중 하나로, 우리는 고압력·고자기장·극저온과 같은 극한 환경에서 구현되는 非열적(nonthermal) 스핀 전류 측정법을 개발하고자 하였다. 특히 고압력 환경의 경우, 압력셀을 이용한 물성 측정에 대한 노하우를 확보할 필요가 있는데, 우리는 공동연구를 통해 우리가 개발한 단결정 시편을 이용하여 고압력 실험을 수행할 수 있었고, 이를 통해 고압력 환경으로 유도되는 상전이 현상을 연구하였다. 그리고 매그논 수송 실험 후보 중 하나인 Co2-Y형 헥사페라이트를 이용하여 자기전기성 효과에 영향을 미치는 화학적 요소에 대해 연구하였다.
본 과제의 최종 연구목표로 우리는 양자자성체 및 다강체에서 자기 준입자의 고유상태에 따른 수송 특성을 측정 및 분석하고자 하였다. 이를 위해서는 실험실에서 성장한 단결정 위에 스핀 전류 측정을 할 수 있는 소자를 나노소자공정으로 구축해야 할 필요가 있었는데, 우리는 이를 위해 단결정 표면을 원자수준으로 제작하는 공정기술을 개발하고, 이를 활용하여 이 기술로 가공한 단결정 표면위에 에피 박막을 성장하여 예상하지 못한 새로운 물질의 기능을 발견하여 해당 연구결과를 Advanced Materials 지에 2022년 발표하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
우리는 이번 연구개발에서 얻은 연구개발성과를 활용하여 후속연구를 계속해나갈 계획이다. 특히 Kitaev 양자 스핀 액상 후보물질에서의 열전도도 특성과 홀효과 특성 연구 결과를 활용하여 열전도도 및 홀효과 측정을 통하여 Kitaev 양자 스핀 액상 물질에서 자기 준입자의 수송 특성을 이해하는 실험적 방법을 제시하고자 한다. 그리고 그 동안 축적된 극저온, 고자기장, 고자기장과 같은 극한 환경에서의 물성 측정기술을 열전도도 및 열홀효과 측정기술을 개발하는 데 활용할 계획이다.
그리고 이번 연구결과를 통해 얻게된 원자 스케일의 단결정 표면 공정기술을 활용하여 앞으로 더욱 다양한 새로운 산화물 기판을 개발하여 새로운 산화물 이종구조를 개발하거나 단결정 위에 스핀 전하 수송을 할 수 있는 소자를 구현하는 연구에 활용할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1) 1차년도(2020) ... 6
• (2) 2차년도(2021) ... 7
• (3) 3차년도(2022) ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 35