안녕하세요. 물리학과 학생회에서 발간하는 물레방아 지의 9번째 이야기입니다. 물레방아는 학과장님을 비롯한 여러 교수님들부터 학생들까지 다양한 물리학과의 구성원들의 이야기를 비롯하여 물리학과의 동아리 소개 및 2024년의 행사들에 대해 이야기하고 있습니다. 전문은 13pg로 pdf로 첨부하였습니다. 

경희대학교 양자물질 글로벌 연구센터는 새로운 과학적 패러다임의 도전에 적극 응답하고자 학문적 꿈과 양자 연구의 미래를 나누는 자리에 여러분을 모십니다.  하버드 대학교 김필립 교수님을 모시고 "성공적인 학제간 집단연구" 라는 강연을 개최하오니 구성원들의 많은 참여 부탁드립니다.  1. 일시: 2025년 1월 8일(수) 오후 13:30~15:00 2. 장소: 경희대학교 서울캠퍼스 중앙도서관 1층 컨퍼런스룸 3. 대상: 경희대학교 구성원 및 일반인 4. 참여방법: 하단의 링크 및 포스터 QR코드를 통한 참여 신청서 제출 * https://forms.gle/9n78vRbN74vY2SrN9

2024년 12월 06일 목요일 제 6회 가울학기 경희대학교 물리학과 컬로퀴엄이 성료되었습니다. 노창동 교수님은 "감마선 천체물리 101" 이라는 주제로 강연하셨습니다. 교수님은 감마선 천체물리 연구에 대한 3가지 관측 방법인 space-based 기법, imaging air Cherenkov telescope 기법, particle sampling array 기법에 대해 소개 해주시고, 천체들이 감마선을 만드는 매커니즘에 관해 강의해주셨습니다.  강연에 참여해주신 물리학과 교수님과 구성원 여러분 및 노창동 교수님께 감사드립니다.

경희대학교 물리학과 김영덕 교수 연구팀이 이차원 초전도체인 NbSe2의 나노 스텝 접합에서의 자속 양자의 고정에 대한 연구결과를 2월 5일 양자 기술 국제 학술지 Materials for Quantum Technology에 게재하였다.   (https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2633-4356/adae49) 이번 연구를 통해 2차원 초전도체에서 불순물 없이 자속 양자를 효과적으로 제어할 수 있는 가능성을 확인한 만큼, 향후 고온 초전도체 기반 소자, 초전도 큐비트 등의 다양한 응용 분야에서 초전도 성능과 소자 품질 향상을 위한 기술로 활용될 수 있으며, 양자 정보 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다고 연구팀은 밝혔다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 사라지는 특성을 가지지만, 2종 초전도체의 경우 외부 자기장에 의해 형성되는 자속 양자가 이동하며 전력 손실을 유발할 수 있다. 특히, 자속 양자에 민감한 초전도 큐비트의 경우에는 완화 시간(relaxation time)과 결맞음 시간(coherence time) 모두 자속 양자의 움직임에 의해 악영향을 받을 수 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 기존에는 결함이나 불순물을 활용하여 자속 양자를 고정하였으나, 이는 초전도체의 결정 구조를 손상시킬 위험이 있었다. 이 연구에서는 초전도 소자에 나노미터 두께의 계단 구조를 도입하여, 해당 접합면에 의해 자속 양자가 고정될 수 있도록 설계하였다. 제작된 소자는 극저온 고자기장 시스템을 활용하여 임계 온도(Tc) 6.6 K, 상온 대비 저항비 17, 상부 임계 자기장(Hc2) 4.5 T 등의 높은 성능을 나타냈으며, Dew-Hughes 모델을 활용한 분석을 통해 나노 스텝 접합이 주요한 자속 양자의 고정 메커니즘으로 작용함을 정량적으로 확인했다. 이번 연구는 김영덕 교수가 교신저자로 참여했으며, 권민성 박사과정 학생과 이희연 박사과정 학생이 공동저자로 참여하였다.

Significant enhancement of output performance of piezoelectric nanogenerators based on CsPbBr3 quantum dots-NOA63 nanocomposites 경희대학교 물리학과 유건호 교수 연구팀은 한양대학교 융합전자공학부의 김태환 교수 연구팀과 함께 고효율의 압전나노발전기에 대한 연구 결과를 7월 나노에너지(Nano Energy, IF 17.881)에 발표하였다. 최근 의료용이나 디스플레이용 소자를 옷에 부착하여 사용하는 것이 관심을 끌고 있는데, 이 소자들을 구동하려면 전기에너지를 공급하는 소자가 같이 부착되어야 한다. 이런 목적으로 유망한 소자 중 하나가 몸이 움직이는 기계적 에너지를 전기에너지로 전환하는 압전나노발전기(piezoelectric nanogenerator)이다. 나노발전기는 옷에 부착하는 것이므로 작고 유연하며 발전 효율이 높아야 한다. 이 연구에서는 CsPbBr3 양자점을 Norland Optical Adhesive 63(NOA 63) 기반 물질에 고르게 섞은 박막을 압전층으로 사용한 압전나노발전기를 만들어 기존의 압전나노발전기들보다 효율이 높다는 것을 보였다. 그림 1은 압전나노발전기를 눌렀다 떼거나 진동시키거나 구부릴 때 전압이 출력되는 것을 보여주고 있으며, 그림 2는 이 발전기에 이 브리지 정류회로와 발광다이오드를 연결하여 발광다이오드에서 빛이 나오는 것을 보여준다. 그림 1. 그림 2.

고려대학교 KU-KIST 융합대학원 이철호 교수팀과 경희대학교 김영덕 교수 팀이 원자층 반도체, 이황화 몰리브덴의 전하이동도를 향상시킬 수 있는 원거리 도핑기술을 개발하여 국제학술지 네이처 일렉트로닉스 [Nature electronics 4, 664(2021)]에 9월 13일 게재됐다. 반도체에 전자 등을 추가로 주입하는 도핑과정을 거치면 반도체의 특성을 바꾸거나 새로운 특성을 부여할 수 있다.그러나 이 과정에서 불순물이나 결함 등이 생겨나는데 특히 얇은 원자층 반도체의 경우 잔류하는 불순물에 전하가 충돌하면서 전하의 이동이 느려지는 것이 문제였다. 이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 서로 다른 3개의 원자층 반도체를 적층하고 전하가 이들 층간을 이동하도록 함으로써 물질 내부 또는 표면에 자리한 불순물과 충돌을 줄일 수 있는 구조를 설계했다. 연구과정을 보면 원자층 반도체의 에너지 밴드구조를 비교하여 변조 도핑이 가능한 구조를 만들기 위해 다양한 원자층 반도체 물질 후보군 및 이종접합 구조를 선별했다. 이어 선별된 물질 후보군 및 이종접합 구조에서 층간 전하 이동 및 도핑이 원활하게 이루어지는지 확인하고자 도핑에 따른 광 발광 특성 및 전기 전도도 측정을 진행했다. 이 과정에서 이셀레늄화텅스텐/육방정 질화붕소/이황화몰리브덴(WSe2/hBN/MoS2) 이종접합 구조에서 층간 전하이동에 의해 광발광 특성이 변화하는 양상과 이황화 몰리브덴 단일 층에서와 마찬가지로 변조 도핑을 통해 채널의 전기 전도도가 증가하는 것을 측정할 수 있었다. 이 연구결과에 의하면 실제 만들어진 이종접합 소자는 기존 소자보다 전하이동도가 18배 향상됐다. 연구관계자는 “다양한 도핑방법 및 이종접합 소자구조에서도 적용될 수 있기 때문에 다른 원자층 반도체에도 접목할 수 있을 것”이라고 말했다.