나노기술 및 정책 정보

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● 일본 홋카이도대학교의 공학연구원, 이학연구원, 촉매과학연구소 공동연구팀이 나노 박막의 전기 저항이 두께에 따라 주기적으로 진동하는 현상을 발견하였으며, 이는 실온에서 수천 배, 저온에서는 10자리 수에 달하는 거대한 변화를 나타냄.

● 우리 주변의 물질은 1023개의 거대한 원자의 배열로 구성되어 있으며, 이들을 구성하는 원소에 따라 물질의 성질은 크게 변화

● 원소의 성질과 시료의 크기 사이의 연관성에 대해 많은 연구가 진행되어 크기에 따라 전기 저항이 변동되는 현상이 발견되었지만, 화합물의 경우에는 여러 요소를 정확하게 제어하기가 어려워 알려지지 않은 영역이 많았던 상황

● 연구팀은 분자빔 에피택시(molecular beam epitaxy)법을 이용하여 계면을 피코미터 수준으로 제어한, 표면 거칠기가 199pm인 수 나노미터 두께의 CaRuO3 화합물 초박막을 제작하는 데 성공

● 연구팀은 두께 방향으로 2.5nm 간격으로 CaRuO3 화합물 초박막의 전기 저항이 변동하는 현상을 발견하였으며, 실온 및 저온에서 최대 103, 109 이상으로 큰 변화가 있음을 발견

● 이러한 변화는 기존의 크기 효과로는 설명할 수 없으며 화합물 특유의 전자 상태가 기여하는 것으로 판단

※ 용어설명

- 분자빔 에피택시(molecular beam epitaxy): 가열된 기판위에 열적으로 증발하는 분자나 또는 원자 빔들을 직접적으로 고순도의 에피택셜한 박막을 성장시키는 방법

※ Physical Review B 게재(2021.11.17.), “Extraordinary alternating metal-insulator transitions in CaRuO3 ultrathin films at integer multiples of 25 Å of thickness”