IRIS 연구장비정보시스템

장비 소개

장비설명(기능)

○ STM을 위한 극저온 고자기장 냉각기는 10 mK 이하의 극저온, 10 T 수준의 고자기장 환경을 조성한다. 이로써 시료를 측정함에 있어, 일상적인 환경에서는 관측할 수 없는 물리적인 현상을 연구할 수 있다. ○ 본 연구단에서 연구하게 될 저차원 전자계의 전자구조 연구뿐만 아니라 양자물성, 반도체, 자기물성, 스핀트로닉스, 재료공학 등 다양한 분야의 연구에도 활용될 것이다. ○ 자체제작할 주사터널링현미경 헤드와 조합하여, 극저온 고자기장 주사 터널링 현미경이 완성될 것이다

구성 및 성능

○ 수직방향의 초전도 전자석 솔레노이드가 10 T 수준의 고자기장 환경을 조성하고, 두 개의 초전도 헬름홀츠 코일과 솔레노이드가 함께 동작하여 3차원의 1 T 수준의 벡터 자기장 환경을 조성한다. ○ 냉각기의 경우 He3와 He4의 혼합액의 자발적인 상분리를 통해 희석식 냉동기과 핵자기 지움 냉동기를 함께 사용하여 현재까지 주사형 터널 현미경에는 적용된 적이 없는 1 mK 수준의 극저온 환경을 조성한다. ○ 또한 세계적 수준의 무진동설비를 구축하여 탁월한 역학적 안정성을 제공한다. 이런 각각의 첨단 장비를 이용해 저차원 스핀 전자계의 양자상태를 정밀하게 관측하고 그 물성을 직접 조작하게 된다.

사용예

○ 원자제어 저차원 전자계 연구단 내 활용도 - 연구단 내에 합성/제작될 다양한 종류의 저차원 전자계 물질 전자구조 및 기저상태 규명을 위해 고자기장 극저온 환경에서의 원자, 전자, 스핀 구조 연구에 활용됨. - 특히 스핀자유도와 결합된 전자계의 기저상태의 특성을 파악하고 그 상태를 조작하는 것은 연구단 핵심 연구주제 중 하나이므로 연구단 내 실험 수요가 높음. - 다른 핵심 연구 장비인 저온 원자힘/자기힘 현미경과 고자기장 극저온 냉동기와 같은 건물에 설치되어 직접적인 상호협력이 가능해져서 다양한 물성을 다각도로 연구가 가능할 것임. ○ 외부기관의 활용도 - 국내는 물론 해외에서도 아직 1 mK에서 동작하는 주사형 터널 현미경이 구축되어 있지 않고 3차원 벡터 자기장을 장착한 극저온 현미경 또한 흔치 않기 때문에 기존 장비와 차별화된 첨단 실험이 가능함. -외부기관의 활용도가 높을 것으로 예상됨. 특히 고자기장 극저온 환경은 반도체, 자기물성, 스핀트로닉스, 재료 공학등의 다양한 분야에 활용가능. - 헬륨가스회수시설 및 헬륨액화시설과 연동되어 운영할 예정이므로 국내 액체헬륨 수급상황과 관계없이 장비 운용이 가능하여 상시 활용이 가능함.