나노기술 및 정책 정보

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● 독일 Leibniz Institute of Photonic Technology 외 국제 공동 연구팀은 초박막 초전도 나노와이어에서 마이크로파 조사 시 전류-전압 특성 곡선상 전류단계(current step) 형성에 의한 광자 유발 결맞음 양자 위상 슬립 효과를 입증

● 연구팀은 질화니오븀을 원자층증착법(ALD)을 통해 가공한 초박막으로 초전도 나노와이어를 만들어 Josephson 접합을 형성하고 양자 이론적 무질서 초전도체의 극저온 특성을 구현했으며, 전류-전압 특성 곡선에서 전류값이 In=2efn이 되는 위치에서 이 현상이 발생해 쿠퍼쌍(Cooper pair) 파동함수×2π에 해당하는 위상 슬립을 일으키는 것으로 확인

● 이는 나노와이어에서 발생하는 단일 보텍스(vortex) 양상의 양자 결맞음 터널링 효과에 기인하며, 수학적으로 Shapiro 단계와 유사해 위상 슬립 기반 전류표준기를 일반적인 Shapiro 단계 기반 전압표준기와 동일한 원리로 구현 가능할 것으로 추정

● 본 연구 결과는 방사선 검출/방출 등 다양한 목적으로 응용 잠재력이 있는 한편, 최초 전류단계에서 마이크로파 1주기당 정확히 1개의 쿠퍼쌍이 나노와이어를 통과한다는 점에서 계측용 전류표준기 개발에 크게 기여할 것으로 기대

Nature (2022.07.25.), Quantized current steps due to the a.c. coherent quantum phase-slip effect