[결맞음성이 강한 그래핀 양자소자 활용 기대]

초전도 물질 사이에 얇은 전도체를 끼워 넣으면 서로 떨어져 있는 초전도 물질 사이에도 전기저항이 없는 초전류가 흐르게 된다. 이러한 조셉슨 초전도접합구조는 전도체에 초전도체를 여러 단계로 진공증착시키는 과정을 통해서만 제조가 가능하였다. 본 연구에서는 단층 그래핀에 van der Waals 적층형 NbSe2 초전도물질을 나노 스케일에서 전사하는 간편한 방식으로 강한 결맞음 특성을 가지는 초전도접합을 구현하였다.

물리학과 이후종∙이길호 교수 연구실의 김민수 박사(현 맨체스터대학 박사연구원)는 박건형, 이종윤, 박진호, 이현우, 이재형 박사와 공동으로 그래핀과 NbSe2 초전도물질을 차례로 전사하여 그래핀을 두 초전도 전극 사이에 샌드위치처럼 끼워 넣은 수직형태의 초전도접합을 실현하였다. 이렇게 제작된 초전도접합은 초전도 전극간에 그간 보고된 적이 없는 강한 연계성과 양자간섭 특성을 보여 단위 큐빗소자나 양자간섭소자 등에 폭넓게 활용될 수 있다.

이후종 교수는 “이번 연구성과는 그래핀-초전도 양자소자 개발은 물론, 그래핀을 기반으로 한 다양한 van der Waals 물질 양자접합소자 응용에 실질적인 활로를 열 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이 연구는 한국연구재단 SRC 사업의 지원으로 수행되었으며, 나노레터스(Nano Letters) 최신호에 발표되었다.