다아라 매거진 _ 2018.04

기술뉴스

[Technical News]전자현미경으로 전자의 분포 관찰

양자현상·소자 연구 연결하는 데 중요한 역할 기대

[Technical News]전자현미경으로 전자의 분포 관찰 - 다아라매거진 기술뉴스
결정 방위가 다른 산화물 계면에 형성된 2차원 전자가스의 inline 전자홀로그래피 결과


단백질, 나노입자, 원자 등을 관찰하는 전자현미경으로 그보다 훨씬 작은 전자의 분포를 관찰해냈다. 오상호 교수(성균관대학교)와 송경 박사(재료연구소) 연구팀이 2차원 전자가스를 전자 홀로그래피법으로 이미징하는 데
성공했다고 한국연구재단(이사장 조무제)은 밝혔다.

전자의 양을 정밀하게 제어해서 원하는 위치에 형성시키고, 최대한 빠르게 이동시키는 기술은 반도체 메모리 소자, LED 광소자의 성능과 밀접하게 연관된 핵심기술이다. 전자를 효과적으로 조절하기 위해서 이론적으로 예측된 전자의 분포를 시각적으로 검증·분석할 수 있는 고분해능 현미경 관찰법이 필요하다.

연구팀은 민감도가 매우 높은 ‘인라인(inline) 전자 홀로그래피’를 이용해 두 종류의 산화물(LaAlO3/SrTiO3) 사이에 형성된 2차원 전자가스를 시각적으로 관찰하는 방법을 개발했다.

2차원 전자가스는 두 재료의 계면에 형성되는 전도성 전자 무리를 일컫는다. 전자현미경으로 관찰하기에는 신호가 약하고 여러 변수의 영향을 고려해야 하는 한계로 인해 지금껏 관측되지 못했으나,

이번 연구에서는 모든 변수를 정확히 보정해 2차원 전자가스의 고유 특성을 분석했다.

개발된 분석법을 통해, 결정 방위(원자가 결합한 각도 및 방향)에 따라 2차원 전자가스의 분포와 밀도가 미세하게 변하는 것이 관측됐다. 이는 관측방향에 따라 전자의 에너지 준위가 변하기 때문에 나타나는 양자현상이라고 연구팀은 설명했다.

오상호 교수는 “이 연구는 강자성, 초전도성, 금속-절연체 상전이 등 다양한 양자현상에 기인하는 전자 분포와 밀도 변화를 최초로 직접 관찰해 낸 것”이라며 “지금까지 물리 이론으로 예측돼 온 표면, 계면 전자의 특성을 분석하는 데 활용돼 양자현상과 소자 연구를 연결하는 중요한 역할을 할 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.

오 교수에 따르면, 연구팀은 독일 Christoph Koch 교수와 공동으로 투과전자현미경을 이용한 inline 전자 홀로그래피 분석법과 이를 이용한 전하 이미징법을 개발, 0.7 나노미터 분해능, 10-17cm-3 민감도로 이미징했다.

결정방위가 제어된 산화물 계면 (LaAlO3/SrTiO3)은 미국 위스콘신-메디스 대학교 엄창범 교수팀에서 제작했으며, 실험 결과의 해석을 이론팀과 공동으로 수행했다.

산화물 계면 (LaAlO3/SrTiO3)의 결정방위를 (001)에서 (111)로 변화시키면, 2차원 전자가스가 넓게 퍼져 분포하는 현상을 관찰했으며, 원자단위 시뮬레이션을 통해 2차원 전자가스가 위치하는 전자오비탈의 에너지 준위가 변화해서 나타나는 현상임을 확인했다.

가장 많이 본 뉴스

  1. 1[Ship Building]현대중공업·삼성중공업·대우조선해양 등 조선 Big3, 터널의 끝에 도달했나?
  2. 2지브라 테크놀로지스, 기업용 안드로이드 스마트폰 TC20
  3. 3[Robot] 뛰어난 기술 보다 ‘사람과 공존하는 기술’이 미래 변화 주도
  4. 4[News Brief]두산중공업, 해상풍력 실증단지·베트남 풍력단지 개발 협약 잇따라 체결
  5. 5[industry 4.0]기술 혁신으로 산업·직업별 고용 변화 가속화
  6. 6[Metal]미국 철강 관세 부과, 주요국들과의 공조 및 국내 업계의 경쟁력 강화로 대응

제품리뷰

㈜다아라 사업자번호 : 113-86-70903통신판매 : 서울 구로-1499

㈜산업마케팅 사업자번호 : 113-81-39299통신판매 : 서울 구로-0421

㈜산업일보 인터넷신문사업 등록번호 : 서울 아 00317

서울시 구로구 경인로 53길 15 중앙유통단지 업무 A동 7층

고객센터 1588-0914

팩스 : 02-2616-6005

이메일 : cs@daara.co.kr

상담시간 : 오전 9시~오후 6시

초지일관 삿갓맨
대통령표창