KBSI, 양자컴퓨터 핵심 소재인 ‘위상절연체’ 표면 전자특성 규명 < 산업일반 < 산업 < 기사본문 - AI타임스

KBSI, 양자컴퓨터 핵심 소재인 ‘위상절연체’ 표면 전자특성 규명

김재호 기자
입력 2020.03.10 15:32
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©AI타임스 NMR(핵자기공명분광기)로 분석한 위상절연체(비스무스-텔루라이드 구성원소 중 Te(텔루륨))의 분석 스펙트럼 — 핵자기공명분광기(NMR)로 분석한 위상절연체(비스무스-텔루라이드 구성원소 중 텔루륨(Te) 분석 스펙트럼

한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 신형식)이 국제공동연구로 양자컴퓨터 핵심 소재로 각광받는 위상절연체의 원자 수준 구조를 분석해 표면전자의 움직임을 밝혀냈다고 10일 밝혔다.

위상절연체는 내부는 전기가 통하지 않지만 표면에는 전기가 흐르는 특징을 가진 물질이다. 이는 2차원 상태에서 에너지 손실 없이 전기의 전도가 가능해 미래 전자소자이자 양자컴퓨터의 소재로 각광받고 있다.

김해진 KBSI 소재분석연구부 박사 연구팀은 6개국이 참여하는 국제공동연구팀과 위상절연체인 비스무스-텔루라이드(Bi2Te3) 나노 구조에서 원자 수준의 소재 내부와 표면 전자에 의한 특성 변화를 동시에 측정했다.

이를 바탕으로 위상절연체 내부로 표면의 디락 전자(Dirac Electron)가 확산되는 과정을 규명해 위상절연체의 중요 연구 분야인 표면양자의 특성을 이해할 수 있는 연구방법을 도출해냈다.

또 초고분해능 수차보정 투과전자현미경을 활용해 위상절연체(Bi2Te3)의 원자 구조를 직접 관찰, 정확한 구조를 증명했다. 핵자기공명분광기(NMR spectrometer, Nuclear Mignetic Resonance spectrometer)를 사용해 위상절연체의 원자핵과 전자 간의 상호작용도 밝혀냈다.

이번 연구 결과를 응용하면 향후 위상절연체 표면의 양자상태를 이해하는데 새로운 접근법을 발견할 수 있다. 또 양자컴퓨터 실용화와 미래 전자소자 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

김해진 박사는 “기존에 단일 장비로 해석할 수 없었던 연구 영역을 다양한 연구 장비와 방법론을 융합해 밝혀냄으로써 학문적 지평을 확장했다는 큰 의미가 있다”고 설명했다.

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