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3차원 위상부도체 나노선에서 양자 전송
Quantum transport in 3-dimensional topological insulator nanowires

  • 과제명

    3차원 위상부도체 나노선에서 양자 전송

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 연구책임자

    조성재

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-01

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 등록번호

    TRKO201600002321

  • 과제고유번호

    1711032206

  • 키워드

    위상 물질,초전도,마요라나 페르미온,위상 양자 계산,콘도 효과topological material,superconductivity,Majorana fermion,topological quantum computation,Kondo effect

  • DB 구축일자

    2016-06-04

  • 초록 


    Ⅳ. Results
    We have made two meaningful accomplishments by performing the proposed research during 6 months. Firstly, we have i...

    Ⅳ. Results
    We have made two meaningful accomplishments by performing the proposed research during 6 months. Firstly, we have induced superconductivity in topological insulator nanowires for the first time and observed Josephson effect. This implies that one of the necessary conditions to produce Majorana fermions has been met in topological insulator nanowires. Secondly, we have observed Kondo effect in topological insulator nanowires for the first time in the world. This indicates that topological insulator nanowires act as quantum dots. Since anomalous phenomena different from the Kondo effect in usual semiconducting quantum dots were observed, our research will be of interest not only to the condensed matter experimentalists, but also to theorists. To explain the mechanisms of novel phenomena we observed, theories on Kondo physics in topological systems need to be developed. Although we have not performed research on production and detection of Majorana fermions yet, we have shown one of the important necessary conditions to be met in topological insulator nanowires. Since the Majorana fermions are only theoretically proposed 80 years ago and have not yet been detected, the discovery of Majorana fermions in our topological insulator nanowire systems will have broad and strong impact and may lead to Nobel prize.


    위상 부도체와 통상적인 s파 초전도체를 접합하여 초전도를 유도하면 위상 부도체 표면상태는 위상 초전도성을 띄게 된다는 것이 이론적으로 예측된다. 특히, 위상 나노선에 초전도가 유도되면 1차원 위상 초전도체가 되고, 1차원 위상 초전...

    위상 부도체와 통상적인 s파 초전도체를 접합하여 초전도를 유도하면 위상 부도체 표면상태는 위상 초전도성을 띄게 된다는 것이 이론적으로 예측된다. 특히, 위상 나노선에 초전도가 유도되면 1차원 위상 초전도체가 되고, 1차원 위상 초전도체의 양 끝단에 마요라나 페르미온이 생성된다는 이론적인 보고가 있다. 본 연구를 통해 두 가지 의미있는 성과를 거두었다고 볼 수 있다. 첫째로는, 위상 나노선에서 최초로 초전도를 유도하고, 조셉슨 효과를 관측했다는 점이다. 이후 터널링 미분 전도도 측정 실험을 진행하여 마요라나 페르미온을 세계 최초로 검출할 수 있는 길을 열었다. 둘째로는, 위상 나노선에서 노말 전자의 전송실험을 통해 최초로 Kondo 효과를 관측했다는 점이다. 이는 위상 나노선이 양자점으로 작용했음을 의미하고, 일반적인 반도체 양자점과는 다른 현상들이 관측되었으므로 물리적으로 매우 의미있는 결과라고 말할 수 있다. 다만, 그 물리적인 게재를 설명하기 위해서는 추후 깊이 있는 이론 연구가 수반되어야 할 것이다. 하지만, 6개월이라는 짧은 연구 시간의 제약으로 인해 마요라나 페르미온의 검출 실험까지 수행하지는 못하였다. p파 짝맺음 대칭성을 가지는 초전도체는 아직 발견된 바 없고, 이론적으로 수십년간 예측만 되어왔기 때문에, 추후에 추가 연구를 통해 본 연구진이 이를 규명할 경우 큰 파급력이 있을 것으로 기대된다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 11
    7. 목차 ... 12
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
    9. 제2장 국내외 연구 현황 ... 14
    10. 제3장...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 11
    7. 목차 ... 12
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
    9. 제2장 국내외 연구 현황 ... 14
    10. 제3장 기획연구 수행내용 ... 15
    11. 제4장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 26
    12. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 27
    13. 1절. 기대 효과 ... 27
    14. 2절. 추가 연구 계획 ... 27
    15. 제6장 참고문헌 ... 29
    16. 끝페이지 ... 30
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
    2. 논문(0)
    3. 특허(0)
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