충남대학교 자연과학대학 물리학과

DEPARTMENT OF PHYSICS

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응집물질(고체)물리학

이론고체물리연구

이론고체물리연구
담당교수 연락처 실험실 홈페이지
임국형 042-821-7483 -

본 연구실에서는 반도체 저차원 양자구조에서 일어나는 다양한 양자 수송현상을 이론적으로 연구하고 있다. 대표적인 현상으로는 양자홀효과, 양자 간섭현상, 단전자 투과효과, 콘도효과 등을 들 수 있는데 특별히 본연구실에서는 저차원 자기적 양자구조를 활용하여 전자의 스핀을 조절하여 보낼 수 있는 스핀 양자 소자에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다. 이러한 연구에는 스핀을 제어하고 조정하며 스핀동력학을 살펴보는 연구와 스핀을 감지하고 측정하는 연구 등을 포함한다.

현재 진행 중인 연구과제는 아래와 같다.

가. 자기 장벽구조 또는 Aharonov-Bohm Interferometer에 자기적 양자구조를 접합시켜 스핀편극 된 전류를 구현함과 동시에 Fano 공명효과와 투과공명효과를 활용하여 이를 효과적으로 제어하는 연구를 수행한다. 스핀편극된 전류를 만들기 위한 기존의 연구는 강자성을 띠는 금속을 전류의 원천으로 활용하거나 DMS(diluted magnetic semiconductors) 물질의 개발 및 활용에 집중되어 왔다. 그러나 강자성 경우는 접합계면에서의 큰 저항 부정합으로 인해 스핀편극 된 전하의 반도체로의 주입(spin injection)에 어려움을 겪는 문제가 있고, DMS의 경우는 저항 부정합은 줄여주지만 전하이동도가 떨어지고 전하농도가 제한되어 있는 한계에 부딪혀 있는 실정이다. 자기적 양자구조는 전기적 양자구조와 결합되어 구성될 수 있으며 뷸균일 자기장을 이용하여 자기적 이중 장벽 구조를 만들면 전자의 스핀에 따라 투과 전류가 큰 차이를 낼 수 있음이 본 연구실에 의해 최근에 발견된 바 있다. 앞으로의 계획은 전하와 스핀을 동시에 제어하고 조정하는 소자(스핀 injector, 스핀 switching, Logic 소자 등 포함)를 자기적 양자구조를 활용하여 디자인하는 것이다.

나. Graphene에서의 자기 양자구조에 의한 수송효과를 선구적으로 연구한다. 최근에 차세대 나노전기(nanoelectric) 소자로 각광을 받고 있는 Graphene에서의 양자 수송에 관한 연구가 대단히 활발하게 이루어지고 있다. 이 물질은 높은 mobility와 안정성을 가지고 페르미 면이 두 점으로 수렴하는 상대론적 무질량의 독특한 분산관계를 갖고 있어 전기적 장벽(electrostatic barrier)을 통해 Fermi 준위를 조정함으로써 다양한 응용이 기능하다.