양자 시뮬레이터 구현에 있어 기존의 Cold atom, 포획된 이온 기반의 낮은 온도에 서의 양자 시스템 형성의 문제점과 질소 결함 다이아몬드 및 양자점 기반 양자시스 템의 대면적화의 어려움을 보완할 수 있는 새로운 형태의 고체 기반의 양자 시스템 을 구현하고자 한다. 본 연구에서는 2차원 반도체 간 적층 구조의 각도 차이에 의해 발생되는 무아레 초격자 기반 엑시톤-폴라리톤을 프로그래밍이 가능한 양자 물질로 이용하여 상대적 고온 (>77 K)에서 운용이 가능한 양자시뮬레이터를 구현하고자 한 다. 엑시톤-폴라리톤은 반도체가 광 공진기와 강한 상호작용 시 발현 되는 반-광자/ 반-전자의 성질을 가지는 준입자로 마이크론 스케일의 상호작용이 가능하며 광학적 인 방법으로 관측이 가능하다. 본 연구에서는 2차원 반도체의 무아레 초격자의 패턴 및 파장의 길이와 상호작용 크기를 적층 각도로 미세 제어하여 다양한 나노 스케일 의 양자 격자 네트워크 형성과 측정이 가능하다. 이를 위하여 엑시톤-폴라리톤 양자 광학, 2차원 반 데르 발스 소자, 무아레 초격자 밴드 계산의 전문가들이 공동으로 팀 을 이루어 연구를 진행하고자 한다. 본 연구를 통하여 초격자의 각도가 제어된 2차원 반도체 무아레 엑시톤-폴라리톤 초격자를 강한 커플링의 광 공진기와 결합하여 준입 자의 무아레 초격자에 따른 위상학적 수송 및 강상관계 양자 상변이에 대한 연구를 진행하고자 한다.
전자들 간의 상호작용에서 비롯되는 자성물질의 스핀질서 연구는 비휘발성 메모리나 스핀전자학 소자의 설계에 필수적이며 기초과학적 관점에서도 중요한 주제이다. 본 연구에서는 자성물질로 이루어진 초박막 적층구조의 무아레 층간 구조와 결합력 제어를 통해 구현할 수 있는 새로운 스핀 질서상태의 이해를 목표로 한다. 아직 이론이나 실험적으로 연구가 되지 않은 자성 무아...
학문적 그리고 차기 기술응용 가능성으로 주목받고 있는 2차원 인조물질의 초격자 및 결함으로 인한 무질서의 효과를 체계적으로 탐구한다. 초격자 구조의 제어를 통한 광전도 공명효과와 인위적으로 생성할수 있는 전자 산란 메커니즘을 탐구한다. 다음과 같은 세가지 분류의 신소재들의 융합을 고려한다 (G: 그래핀, BN: 질화물계, TMC: 칼코제나이드): - 고 이동도 다층 구조: G/BN, BN/G/BN, G/BN/G, G/TMC.
- 반도체 TMC 접합 e.g. MoS2/WS2.
- 메탈성 TMC 접합 e.g. TaS2, NbS2.
이종 접합체들의 여러 계면 구조들의 특성 예측과 해석을 3단계에 걸쳐 연구를 할 계획이다. 1단계: 격자 엇갈림이 없는 구조의 유효 해밀토니안 계산. 2 단계: 결합 계면 구조의 엇갈린 결정 구조에서 비롯되는 무아레 (moire) 패턴의 전자구조 계산. 3 단계: 제 1-2 단계들의 결과를 토대로 실험 실현이 용이한 구조들과 물리 특성이 가장 특수한 결합 구조들로 한해 전자 수송, 광전도, 수직 터널링 계산. 전자 상호작용에 의한 질서 또는 spin-orbit 의 영향 탐색. 미시-중시의 경계선상에 있는 나노 단위의 초격자 결정의 특성을 정확도 놓은 양자역학적인 이론으로 연구를 한다. 격자간의 엇갈림을 다룰수 있는 무아레 밴드 이론을 기반으로 정확도 놓은 유효 해밀토니안 근사를 구현하며, 수억개의 원자들을 양자역학적으로 계산할수 있는 신 알고리즘을 적용하여 물질들의 특성을 탐구한다. 이종 접합 구조의 층간 각도나 격자 상수에서 비롯되는 접합체 계면의 엇맞음(incommensurability) 과 결함 등을 동시에 고려할수 있는 정확도가 높은 이론 방법론에 기반을 둔 연구가 필수적이다.
학문적 그리고 차기 기술응용 가능성으로 주목받고 있는 2차원 인조물질과 초격자 구조로 인한 전자 구조 특성들을 체계적으로 정립할 계획이며 리소그래피에 의한 초격자 구조들의 광전도 현상과 전자 수송 특성을 탐구한다. 초격자 구조의 제어를 통한 광전도 공명효과와 인위적으로 생성할 수 있는 전자 산란 메커니즘을 탐구한다. 다음과 같은 세 가지 분류의 신소재들의 융합을 고려한다: - High mobility 다층 구조: G/BN, BN/G/BN, G/BN/G, G/TMC. - Semiconducting TMC junctions e.g. MoS2/WS2. - Metallic TMC junctions e.g. TaS2, NbS2. (G: 그래핀, BN: 질화물계, TMC: 칼코제나이드) 여러 계면 구조들의 특성 예측과 해석을 3단계에 걸쳐 연구를 할 계획이다. 1단계: Commensurate structure 특성 구현 및 effective hamiltonian계산. 2 단계: 결합 계면 구조의 결정 incommensurable 구조에 의해 비롯되는 무아레 (moire) 패턴의 전자구조 계산. 3 단계: 제 1-2단계들의 결과를 토대로 실험 실현이 용이한 구조들과 물리 특성이 가장 특수한 결합 구조들로 한해 전자 수송, optical response, 수직 터널링 계산. 전자 상호작용에 의한 질서 또는 spin-orbit 의 영향 탐색. 미시-중시의 경계선상에 있는 나노 단위의 초격자 결정의 특성을 정확도 놓은 양자역학적인 이론으로 연구를 한다. Incommensurable crystal 들을 다룰 수 있는 무아레 밴드 이론을 기반으로 정확도 놓은 유효 해밀토니안 근사를 구현하며, 수억 개의 원자들을 양자역학적으로 계산할 수 있는 신 알고리즘을 적용하여 물질들의 특성을 탐구한다.