나의 業
業 [my priority] 2008. 10. 3. 15:42
약 3주간의 장비 설치와 기본 테스트를 끝냈다.
보이는 장비는 간단히 말하면 샘플을 절대 영도 가까이 냉각시킬 수 있는 냉장고이다.
He3-He4 mixture dilution refrigerator
(액체상태의 헬륨3와 헬륨4 두 동위원소를 혼합하여 온도를 극저온으로 낮출 수 있는 장비이다.)
위 사진은 샘플을 냉각시키는 주요 cooling part 이고 오른쪽 구덩이에 들어있는 장비가 이 냉각장치를
넣는 냉각장치 외관이다. 아래에는 초전도 전자석이 있어서 샘플에 14 Tesla의 자기장 (지구자기장의 20만배 강한 자기장에 해당 ) 까지 사용하게될 예정이다.
이 부분은 냉각장치의 주요부분에 해당한다. Heat Exchanger (continuous & discrete)와 mixing chamber 부분.
액체 헬륨이 작은 관을 통해 아래로 내려과는 과정에서 온도가 떨어진다.
이론적으로 가장 낮은 온도를 0K(영하 273.15C) 로 정의한다.
이 장비로 샘플없이 낮춘 가장 낮은 온도는 8.8mK (영하273.1589C) 였다.
초점이 흐려서 8.9mK사진(아래)을 게시했다.
(이정도 영역에서는 온도계의 오차가 커진다. 다시말하면 아주 믿을만하진 못하단 얘기)
드디어 내 첫 샘플을 완성!
지난 1년간 이 놈을 하나라도 만들어보기위해 각종 장비와 머리아픈 화학약품과 씨름해야했다.
첫 샘플이라 대단한 결과를 기대하진 않지만, 어설픈 이 놈이 정말 자식같은 느낌이다.
샘플 외부에 보이는 칩은 가로 약 3cm 세로 1.5cm의 샘플 캐리어이고 본 샘플은 가느다란 전선이 연결되어있는 내부에 있다.
여기에 내가 만든 가장 작은 회로의 선폭은 100nm 이다. 이는 머리카락 두께를 100마이크로미터라고 하면
머리카락 두께의 1000분의 1정도 되는 크기에 해당한다.
내가 만든 샘플중의 하나 - 전자 현미경으로 찍은 사진.
가운데 별모양으로 보이는 연결부위에 머리카락 두께의 100에서 1000분의 1의 두께를 갖는 회로가 위치한다.
광학 현미경으로 찍은 내 회로 패턴
이 회로에 25마이크로미터 (머리카락 두께의 약 4분의 1 두께) 금 전선을 연결했다.
이 녀석을 저 위 사진에 있는 장치 맨 아래에 부착하여 냉각시킨 이후 전기 신호를 측정하게된다.
이번에 사용한 전류는 10nA (1암페어의 천만분의 1 크기의 미세한 전류)로 이 전류가 이 전선과 회로를 통해서
전달되고 미세한 전기 신호를 측정해야만한다.
아직은 실험실을 새로 세팅하고 아직 미흡한 것도 모르는 것도 많지만 이제 시작인것 같다.
내 회로는 Indium Oxide (In2O3) film 으로 만들어졌다. Indium은 극저온에서 초전도체인데, 산소 함량에따라
전연체의 특성을 강하게 갖기 시작한다.
내가 하게될 일은 초전도-절연체 변이근처 혹은 절연체 상에서의 전자 수송에 관한 메커니즘을 연구하게될
것이다.
이번주는 오랜 기다림끝에 첫 발을 내딛었던 날이어서 나에게 의미가 깊다.
아직 갈길이 멀다. 하지만 지금까지 한 발 한 발 걸어온 것을 생각하면 앞으로 더 좋은 결과를 기대해보고 싶다.
