• 신규 연구소재은행 소개 ③
  • 양자전자소재은행
  •  Bank for Quantum Electronic Materials, BQEM
  • (500-712) 광주광역시 북구 첨단 과기로 123(오룡동) 광주과학기술원 신소재공학부 313호
    Tel 062-715-2334    Fax 062-715-3594    E-mail chobk@gist.ac.kr    Website https://mse.gist.ac.kr/nsmml
  • 은행장 | 광주과학기술원 신소재공학부 조병기 교수

    양자전자소재은행은 양자현상을 포함한 특이성을 보이는 전자 재료들의 체계적인 실험을 위해 다양한 물질들을 합성하고 가능한 단결정 형태로 만들어 관련된 연구자들에게 시료를 제공하고 공동 연구를 활성화하고자 설립됐다. 주요 물질은 강상관전자물질(Strongly Correlated Electron Systems)로 초전도 현상, Heavy Fermion behavior, Quantum Critical Point, 위상절연 현상 등의 성질들을 연구하는데 사용된다. 또 공동 연구에 필요한 기초 물성 측정(전기전도도, 자기적 특성, 홀 및 열용량 측정 등)을 2K~400K 온도 구간에서 수행하여 기초 데이터로 제공한다.
  • 연구분야 :
    양자전자소재은행에서는 강상관전자계 물질 연구를 수행하고 있다. 1970년대까지 고체물리학의 많은 연구들은 페르미 액체 이론을 기반으로 설명되었으나, 2000년대 응집물질 물리학의 큰 흐름을 주도하고 있는 고온초전도체, 무거운 페르미온 물질, 초거대 자기저항, 저차원 전자계 등에서 보이는 현상들은 기존의 페르미 액체이론으로는 설명이 불충분해서 비 페르미 액체이론이라고 불리는 새로운 개념을 도입해 연구하고 있다. 현재까지 연구된 바에 의하면 특정한 결정 대칭에서 스핀이 반강자성, 또는 강자성 상호작용을 할 때 자기적 쩔쩔맴(magnetic frustration)이 유도되고, 쩔쩔매는 스핀(frustrated magnetic spin moment)이 격자, 궤도, 전하 자유도와 상호작용하여 특이한 현상들이 나타나 새로운 전 자기적 특성을 유도한다. 최근 급속하게 발전을 이룬 위상절연체(topological insulator)는 물질 내부는 절연체이면서 표면은 전류가 잘 흐르는 도체의 성질을 가지는 독특한 물질로서, 위상적으로 보호되고 있는 표면 상태에 의해 전자들이 결함 또는 다른 변동에 의해 산란되지 않기 때문에 전자가 움직일 때 저항이 거의 없다고 예측되므로 저소비전력소자로 응용될 것으로 기대하고 있다. 이러한 새로운 현상들이 나타나는 강상관관계 연구에 있어서 가장 기본이자 최우선시 되는 것은 시료의 확보이기 때문에 초고순도 결정성장에 주력하고 있다.
  • 보유소재 :
    강상관관계 물질로는 Boride 계열의 RB4, RB6, RAlB4 등을 단결정 형태로 보유하고 있다. 강자성체이며 Magnetic polaron 현상이 보이는 EuB6, 도체-부도체 상전이 현상과 topological insulator 성질이 보이는 SmB6, 강자성체인 CaB6, 대부분 반강자성이면서 강한 자기적 이방성을 나타내는 SmB4, YbB4 등과 복잡한 다중 자기적 상변화 현상을 보이는 TmAlB4 단결정 등이 있다. 위상적 절연체로는 Bi2Se3, Bi2Te3, SmB6 단결정을 보유하고 있으며 대표적인 비 페르미 액체 연구 대상 물질인 CeNi2Ge2, YbRh2Si2, CeCu2Si2등의 122 계 단결정과, CeTIn5 (T=Ir, Co, Rh)를 포함한 155 계 물질을 본 연구실에서 고순도 단결정 합성이 가능하다. 초전도 결정으로는 MgB2 결정, RNi2B2C (R=희토류 금속) 초전도 단결정, YB6 초전도 단결정, FeAs-based 고온초전도체인 RFeAsO를 포함한 Oxypnictide, CaFe2As2와 EuFe2As2를 포함한 Pnictide 단결정, Heavy fermion 초전도인 β-YbAlB4 단결정, Pnictide와 같은 122 계 결정 구조를 가지며 세계 최초로 합성에 성공한 SrPd2Ge2 초전도 단결정을 보유하고 있다. 또한, 최근에 본 연구실에서 세계 최초로 발견하여 단결정 형태로 성장에 성공한 새로운 자성 초전도 La2Pt3Ge5 와 Pr2Pt3Ge5를 보유하고 있다.
  •     왼쪽여백 ▲ 콘도절연체 SmB6 단결정 ----왼 쪽 여 백----▲ 브리지만 진공로 ------왼 쪽 여 백-----▲ 아크멜터
    왼쪽여백 ▲ 위상절연체 Bi2Se3 단결정

  • 소재은행은 신결정 연구팀과 결정 공급팀 및 관리팀의 체제로 조직되어 있으며, 은행장 조병기 교수는 결정의 물성 관련 연구에 힘써왔으며 지금까지 총 290여 편의 SCI 논문을 발표했다. 앞으로 양자전자 소재를 필요로 하는 연구기관 및 대학에 소재 및 정보제공을 비롯해 맞춤형 서비스를 제공하기 위해 주력할 계획이다. 나아가, 활발한 연구 활동을 통해 학문적, 산업적으로 파급효과 증대에 기여할 수 있기를 희망한다.