초록 ▼

□ 연구개요
_그래핀에 인가된 탄성변형은 마치 그래핀의 준입자인 디락 페르미온이 준자기장을 느끼는 것과 같은 효과를 야기하는데, 이 때 준자기장은 그래핀의 각 밸리 자유도에 반대 방향으로 영향을 미치므로 밸리 자유도 조절 및 밸리트로닉스로서 유망한 가치를 지님
_그래핀 소자를 제작하는 과정에서 나노버블 등 수많은 국소적인 탄성 변형이 발생함은 익히 알려진 사실이며, 최근 hBN기판 위에 놓인 그래핀 및 뒤틀린 이중 그래핀 등의 구조에서 층간 상호작용으로 인한 국소 변형도 주요한 연구대상으로 떠오르고 있어 이에 대한 연구는

□ 연구개요
_그래핀에 인가된 탄성변형은 마치 그래핀의 준입자인 디락 페르미온이 준자기장을 느끼는 것과 같은 효과를 야기하는데, 이 때 준자기장은 그래핀의 각 밸리 자유도에 반대 방향으로 영향을 미치므로 밸리 자유도 조절 및 밸리트로닉스로서 유망한 가치를 지님
_그래핀 소자를 제작하는 과정에서 나노버블 등 수많은 국소적인 탄성 변형이 발생함은 익히 알려진 사실이며, 최근 hBN기판 위에 놓인 그래핀 및 뒤틀린 이중 그래핀 등의 구조에서 층간 상호작용으로 인한 국소 변형도 주요한 연구대상으로 떠오르고 있어 이에 대한 연구는 시의 적절하며 필요함
_그래핀의 밸리 자유도를 조절하여 밸리트로닉스 소자를 구현하기 위한 이론적인 연구 또한 그래핀을 새로운 전자소자의 핵심 소재로 활용하기 위한 기초연구로서 이니셔티브 확보 차원으로 접근함

□ 연구 목표대비 연구결과
[최종 연구 목표]
_역학적 성질과 전기적 성질이 매우 우수한 그래핀에 탄성 변형을 인가하여 나타나는 국소화 상태를 이용해 매우 안정적인 양자점을 구현한다.
_탄성 변형에 의한 그래핀의 국소화 상태의 밸리 대칭성 깨짐 현상이 나타날 수 있음을 연구하고, 이를 이용한 밸리 수송 특성을 탐구한다.

[연구결과]
_본 연구에서는 그래핀의 탄성변형 효과를 연구하기 위한 대상으로, 그래핀 소자 제작 과정에서 필수 불가결하게 나타나는 나노버블을 선정하고 그래핀의 전자상태 및 수송 특성 이론 계산을 통해 그 특성을 탐구함
_나노버블의 비균질 국소화 준자기장의 효과로 디락 페르미온이 나노버블이 발생한 영역 내에 속박되는 양자점 상태를 발견하고, 이 양자점이 매우 대칭적인 2중 또는 3중양자점 구조를 형성한다는 점을 밝힘
_나노버블에 의한 양자점의 전자상태를 측정하기 위한 방안으로, 양자홀 가장자리 상태 또는 pn접합에 의한 양자홀 경계면 상태를 통한 양자홀측정법, 전류측정을 통해 측정한 상태밀도 스펙트럼의 머신러닝 분석법을 제안함
_그 외, 양자홀 전도채널과 그래핀 양자점 사이의 상호작용에 대한 연구, 층간상호작용에 따른 질량-갭 반전 domain-wall에서의 위상론적 양자상태 연구, 2차원 물질 DOS 측정을 위한 그래핀 기반 측상구조 터널 전류 실험-이론 공동연구 등 다양한 파생연구를 함께 진행함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
_본 연구과제의 연구개발 성과 중 가장 핵심이 되는 결과는 바로 나노버블이 만들어내는 양자점과 이중/삼중 양자점 구조에 따른 새로운 양자상태 발견에 있음
_이 양자상태는 기존의 반도체 기반 양자점 큐빗을 대체할 수 있는 매우 안정적이면서 도 우수한 양자결맞음을 기대할 수 있다는 점에서, 최근 대두되는 양자컴퓨터 소재 연구에 기여할 수 있음
_실제로, 본 연구과제의 후속과제로서 그래핀의 나노버블을 활용한 큐빗과 양자컴퓨팅 제안을 이미 착수한 상태로, 가시적인 연구성과가 즉시 도출될 것으로 예상함.
_또한, 비단 그래핀 뿐 아니라 2차원 물질의 탄성변형 효과는 최근 응집물질물리학계의 가장 중요한 연구분야 중 하나인 트위스트로닉스(twistronics)에서 빠질 수 없는 요인으로 주목받고 있어, 본 연구의 탄성변형 연구 결과를 뒤틀린 이중층 구조의 전자상태를 연구하는데 활용할 잠재력이 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구목표 ... 4
• (2) 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1) 연구방법 ... 6
• (2) 연구개발과제 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 30