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반도체 기판 위에 형성되는 금속 원자선 및 나노선의 물리
염한웅 한국물리학회 2006 새물리 Vol.52 No.6
From as early as 1989, it has been known through scanning tunneling microscopy studies that well-defined atomic-scale wire structures (or atomic chain structures) can be formed on solid surfaces. Since then, the growth behaviors and the formation mechanisms of surface atomic wires have been investigated extensively. Along with such structural studies, the electronic structures and the electrical properties the atomic wires have attracted much attention because of their potential applications in novel nano and molecular devices. Some of these surface atomic wires were found to have very interesting (quasi) 1D electronic band structures; well-known examples of this being In and Au atomic wires on flat or vicinal Si surfaces. With these metallic surface atomic wires, we found intriguing metal-insulator transitions at low temperatures of 100 - 200 K. Those phase transitions could be basically understood in terms of the Peierls instability of a 1D metallic system due to the enhanced electron-phonon interaction. 고체결정면의 표면에 잘 정의된 원자선들이 자발적으로 형성됨이 1990년대 초반부터 주사터널현미경 등을 통하여 알려졌으며 이들의 전자구조와 물성에 대한 연구가 1990년대 후반 이후 전개되었다. 그 결과 이들 중에 (준)일차원 금속의 성질을 갖는 원자선들이 존재함이 알려졌으며, 나노과학기술에 대한 관심의 고조와 더불어 원자수준의 소자 및 메모리를 위한 기본 요소로서 좀 더 많은 사람들의 관심을 끌었다. 우리들의 연구는 이러한 금속원자선에 주목하여, 이들이 가질 수 있는 일차원금속으로서의 전자물성을 실험적으로 밝히는 것으로 부터 출발하였다. 1998년 이후의 연구에서 우리들은 대표적인 금속원자선계[Si(111)표면 위의 In, Si(557)표면 위의 Au, Si(553)표면 위의 Au]에서 가역적인 금속-비금속상전이가 발생함을 세계최초로 발견하였고 이를 일차원금속의 내재적 불안정성 (`전자-포논 상호작용에 의한 파이얼스 불안정성')으로 해석하였다. 본 총설은 이러한 금속상의 불안정성을 중심으로 금속원자선계의 최근 연구성과를 정리한다.
함웅돈,염한웅,Ham, Ungdon,Yeom, Han Woong 한국진공학회 2016 진공 이야기 Vol.3 No.4
본 원고에서는 2010년대 중반 현재 초고진공 환경에서 작동 가능한 저온 주사터널 현미경의 세계적 흐름을 정리 및 소개를 한다. 벡터형 초전도 자석을 장착한, 저진동 초고진공용 희석식 냉동기의 개발에 힘입어 수십 밀리 켈빈 이하의 온도 대 및 10 테슬라의 고자기장하의 실험 조건을 가지는 밀리 켈빈 주사터널 현미경이 세계 선도 그룹에서 속속 구축이 완료되고 있다. 또한 2000년대 중반 이후 본격적으로 시작된 1 켈빈 이하 고자기장 냉동기를 이용한 저온 주사 터널 현미경의 응용 범위 역시 넓어지고 있다. 튜닝 포크를 이용한 저온 원자 힘 현미경 및 저온 광자 주사터널 현미경을 이용한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이러한 논의를 바탕으로 2020년대에 본격 출현할 초고진공 저온 주사터널 현미경의 흐름을 예측해 보겠다. In this article, we will summarize recent advances in ultrahigh vacuum (UHV) low-temperature scanning tunneling microscopy (STM) during the last decade. Leading STM groups have finished or are constructing UHV milli-Kelvin high magnetic field STM capable of a few tens of milli-Kelvin and ~ 10 tesla. Applications with UHV sub-Kelvin high magnetic STM have been increased since mid-2000's. Active research using UHV low temperature tuning fork atomic force microscopes and UHV photon low-temperature scanning tunneling microscopes will be introduced. Considering these advances of UHV low-temperature STM we will discuss next trend in STM in the near future.