일반기술

양자점 구조를 갖는 강자성 반도체 제조방법

본 발명은, 10-10Torr 이하의 초고진공 상태를 유지하는 MBE 장치 내에서 양자점 구조를 갖는 강자성 반도체 제조방법으로서, 격자구조가 섬아연광 구조인 기판의 온도를 250~350℃의 범위 내의 특정 온도를 유지하면서 상기 기판에 In, As, Mn 결정이 들어 있는 셀을 가열하여 셀로부터 나오는 증기를 분자선의 형태로 조사하여 기판물질과 InMnAs물질과의 격자부정합으로 인한 S-K mode와 Mn의 계면활성 효과 및 핵 역할로 인해서 자발적인 InMnAs 양자점을 성장시키는 단계를 포함하여 구성된다. 상기 기판은 밀러 지수가 100인 GaAs 기판이고, 상기 기판의 온도는 300℃이고 Mn/In 평형 빔 자속비는 0.4인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면 저온에서만 강자성을 띠는 기존의 에피택시 층 구조를 갖는 강자성 반도체와는 달리 상온 이상의 큐리 온도를 갖는 강자성 반도체를 제공할 수 있어 상온소자로서 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 양자 컴퓨터를 구현할 수 있는 기본소자로 이용할 수 있는 효과가 있다.첫째, 저온에서만 강자성을 띠는 기존의 에피택시 층 구조를 갖는 강자성 반도체와는 달리 상온 이상의 큐리 온도를 갖는 강자성 반도체를 제공할 수 있어 상온소자로서 활용할 수 있다.둘째, InMnAs QDs의 스핀은 업과 다운이라는 명확한 구분이 가능한 2가지 상태수를 가지고 있고, 스핀의 상태를 오래동안 유지하고 있을 수 있으므로 양자 비트(quantum bit) 구현에 용이하다.셋째, 나노 크기의 InMnAs 양자점 내에서만 스핀이 분포되어 있으므로 스핀이 국소화 되어 있기 때문에 하나의 스핀을 임의로 조절할 수 있고, 양자 비트가 독립적으로 존재할 수 있다.넷째, InMnAs 양자점에서 양자구속 현상으로 인해서 소자 제작시 기존에 상상만하던 양자 비트를 구현할 수 있는 기반이 될 수 있다.다섯째, 상기와 같은 이유로 본 발명에 따른 양자점 구조를 갖는 반도체는 양자 컴퓨터(Quantum Computer)를 구현할 수 있는 기본소자로 활용될 수 있다.