물리colloquium

주제 : 그래핀에서의 양자 홀 효과와 중시계 물리현상

발 표 요 약 :

외부 자기장 하에서 도체 내의 움직이는 자유 전자는 운동 방향에 수직한 로렌츠 힘을 느껴, 홀 효과 (Hall effect)를 야기한다. 인가된 전극에 수직한 방향에서 측정되는 홀 저항 (Hall resistance)는 자기장의 세기에 비례하는데, 자기장의 세기가 커지면 홀저항이 양자화되는 양자 홀 효과 (quantum Hall effect, QHE)가 관측된다. 양자 홀 저항 (quantum Hall resistance)는 특정한 기본양의 정수배만큼 계단형으로 증감하며, 그 크기는 전자의 사이클로트론 반경 (cyclotron radius)은 양자화되어 전자상태가 불연속적인 란다우 준위 (Landau leve, LL)로 축퇴 (degeneracy)와 같다. 한 편, 유한한 크기의 전자계에서는 사이클로트론 운동이 가장자리에서 되튕겨나와 사이클로이드 궤적 (cycloid trajectory)을 이루며, 가장자리를 따라 한쪽 방향으로만 진행하는 1차원의 전도성 채널을 형성한다. QHE의 가장자리 상태는 위상론적으로 보호되어 (topologically protected), 매우 긴 평균 자유 거리 (mean free path)및 결맞음 길이 (coherent length)을 가지기 때문에 양자 간섭계 등 다양한 중시계 물리현상을 연구하는데 유용하다. 더 나아가, 정전기적으로 전자계의 운반자 농도 (carrier concentration)를 제어할 수 있으며, 역학적으로 매우 안정하면서, 실온에서도 매우 긴 결맞음 길이를 가지는 그래핀의 특성을 함께 이용하면 그래핀에서 QHE 연구는 보다 더 다양하고 풍부한 물리적 현상을 관찰할 수 있게 한다. 본 강연에서는 그래핀에서의 QHE에 대해 설명하고, 양자 홀 그래핀에 인가된 p-n 접합부 근처에서 나타나는 흥미로운 중시계 물리현상 및 그 안에 담긴 위상론적 의미를 소개한다.

- 연 사 : 명노준 교수 (조선대 물리교육과)

- 일 시 : 2018년 3월 15일(목요일) 오후 4시 30분

- 장 소 : 자연대 1호관 1층 사이언스홀

우주소립자연구소

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