Quantum Devices Laboratory

물리/광화학과 도용주

Quantum Devices Laboratory(양자소자 연구실)은 저차원 나노구조와 위상 물질에서의 양자 전기 수송 및 초전도 현상, 그리고 이를 기반으로 한 차세대 양자 소자 개발을 선도적으로 연구하는 실험실입니다. 본 연구실은 화학적으로 성장된 나노구조체(탄소 나노튜브, 반도체 나노와이어, 위상절연체 나노리본 등)를 이용하여, 낮은 차원에서 나타나는 다양한 양자 현상과 위상적 특성을 실험적으로 규명하고 있습니다. 특히, 중시계 양자 수송 분야에서 쿨롱 블로케이드, 약한 국소화, 보편적 전도도 요동, 페브리-페로 간섭 등 다양한 양자 간섭 효과를 관찰하고, 위상절연체의 표면 상태에서 나타나는 스핀-모멘텀 고정 및 위상 보호 효과 등 새로운 물리 현상을 탐구합니다. 이러한 연구는 나노구조체의 전기적, 자기적, 광학적 특성을 정밀하게 측정하고, 이론적 모델과의 비교를 통해 양자 현상의 본질을 심도 있게 이해하는 데 중점을 두고 있습니다. 또한, 초전도체와 나노구조체의 하이브리드 접합을 통한 조셉슨 접합, SQUID, 그리고 다양한 양자 정보 소자의 제작 및 특성 분석을 수행합니다. 최근에는 위상절연체 나노리본과 초전도 전극을 결합한 소자에서 마요라나 준입자와 같은 특이 준입자 상태를 탐색하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 초전도 근접 효과, 다중 안드레이브 반사, 분수 조셉슨 효과 등 다양한 초전도 현상을 실험적으로 관찰하며, 수치 계산과 이론적 모델링을 통해 실험 결과를 정량적으로 해석합니다. 이외에도, 본 연구실은 2차원 전자 시스템(예: LaAlO3/SrTiO3 헤테로구조)에서의 양자 수송, 스핀트로닉스, 고성능 양자 센서 및 양자 메모리 소자 개발 등 다양한 응용 연구를 수행하고 있습니다. 실험적 접근과 이론적 해석을 결합한 융합 연구를 통해, 미래 양자 정보 기술 및 차세대 전자소자 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 본 연구실은 다양한 국내외 연구 프로젝트와 산학협력을 통해 첨단 연구 인프라를 구축하고 있으며, 다수의 수상 경력과 우수한 논문 실적을 바탕으로 국내외 학계에서 높은 평가를 받고 있습니다. 앞으로도 양자소자 및 위상 물질 연구 분야에서 혁신적인 성과를 지속적으로 창출할 계획입니다.