규소(111) 위에 성장된 Bi2Se3 박막에 관한 주사 터널링 현미경 연구

Abstract

3차원 위상학적 절연체는 스핀-궤도 결합에 의하여 밴드 역전이 일어나는 물질이다. 이 물질은 벌크상태에서 절연체이지만 표면은 Time reversal symmetry에 의하여 전도성을 가지는 독특한 물질이다. 이러한 위상학적 절연체는 주사 터널링 현미경을 이용하여 많이 연구되었는데, 절개표면을 이용한 연구가 대부분이었다. 그러나 절개표면을 이용한 실험의 경우 원자적 구성비의 불확실성과 표면 측정의 안정성에 문제가 있다. 이와는 다르게 MBE를 이용하면 일정한 원자적 구성비와 함께 깨끗하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 이 연구에서는 주사 터널링 현미경과 분자선 켜쌓기가 함쳐진 시스템을 제작하고, 이에 맞는 주사 터널링 현미경 제어 장치를 제작하였다. 이시스템은 초고진공에서 분자선 켜쌓기를 이용하여 박막을 성장시킬 수 있으며, 그 자리에서 저 에너지 전자 회절 측정 및 주사 터널링 현미경 측정이가능하도록 제작항녔다. 이렇게 제작한 시스템을 이용하여 Bi2Se3 박막을Si(111)위에 성장시켰고, STM, LEED, RHEED을 이용하여 측정하였다.