KR20200106955A - 전하캐리어 안내장치 및 그 용도 - Google Patents

전하캐리어 안내장치 및 그 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR20200106955A
KR20200106955A KR1020207023694A KR20207023694A KR20200106955A KR 20200106955 A KR20200106955 A KR 20200106955A KR 1020207023694 A KR1020207023694 A KR 1020207023694A KR 20207023694 A KR20207023694 A KR 20207023694A KR 20200106955 A KR20200106955 A KR 20200106955A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide
guides
carrier
carriers
zone
Prior art date
Application number
KR1020207023694A
Other languages
English (en)
Inventor
헬무트 바이트리시
Original Assignee
헬무트 바이트리시
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헬무트 바이트리시 filed Critical 헬무트 바이트리시
Publication of KR20200106955A publication Critical patent/KR20200106955A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H01L43/08—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H01L37/025—
    • H01L43/10—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
    • H10N15/15—Thermoelectric active materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/80—Constructional details
    • H10N60/82—Current path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

본 발명은 전하 및/또는 자기모멘트를 갖는 전하캐리어나 전자와 같은 캐리어들을 안내하는 장치와 그 용도에 관한 것이다. 2차원 전자기체나 얇은 초전도층이나 육각 결정구조를 갖는 탄소의 동소체내에서 곡선이나 각진 메인경로(3)를 따라 자기장(F)에 의해 전하 캐리어들이 안내되면서, 전기 접점들(4,5)에 각각 다른 존재밀도가 생긴다.

Description

전하캐리어 안내장치 및 그 용도
본 발명은 특허청구범위의 제1항이나 제12항에 따라 전하 및/또는 자기모멘트를 갖는 전하캐리어나 전자와 같은 캐리어들을 안내하는 장치와 그 용도에 관한 것이다.
물체의 기체분자나 고체의 전자와 같은 입자들이 집단으로 이동하는 거의 모든 물체들에서, 이런 입자들은 소위 에르고드 정리(ergodic theorem)를 따르는데, 이론적으로는 충분한 시간동안 관찰했을 때 이 시스템의 (시공간 좌표의) 위상공간내의 가능한 모든 지점들이 같은 주파수에 도달하게 됨을 의미한다. 열역학법칙, 특히 제1 법칙과 제2 법칙이 이런 시스템에 적용된다.
비에르고드계는 대부분 이론적으로만 알려져있다. 예를 들어, 벽들이 이상적으로 평행하고 당구공이 마찰없이 구르는 당구대의 경우 당구공이 당구대 중앙에서 한쪽 벽에 정확히 직각으로 부딪쳤다가 정확히 직각으로 반사한다면 이런 당구대를 비에르고드계라 할 수 있다. 이 경우, 당구공은 2개의 이상적으로 평행한 벽들을 연결하는 선에서만 항상 앞뒤로 구르고 당구대의 다른 구역으로는 전혀 가지 않을 것이다.
이 경우, 비에르고드계가 생기는 조건들은 많은데, 정확하게는 경계벽들의 형상이 이상적으로 평행해야 하고, 입자(당구공)의 경로의 형상이 이상적으로 직선이어야 하며, 반사각이 이상적으로 수직이어야 하고, 처음 이동방향이 벽에 이상적으로 직각이어야 하며, 경계 벽들과의 접촉 없이 경로에 변화가 없어야만 한다.이런 조건들은 실제로는 거의 이루기 어렵다.
본 발명은 이런 비에르고드계를 취급하고자 한다.
DE 39 03 919 A1은 고체내에서 전자를 안내하는 장치와 방법을 소개하는데, 얇은 반도체층이 절연체의 구면을 이룬다. 자기장에 의해, 층내의 전자의 경로의 곡률반경을 이 층의 곡률반경과 같거나 비슷한 크기로 한다. 곡면 층의 2개의 떨어진 지점 사이에 전위차가 생긴다. 반도체층의 두께는 초전도층의 전자의 평균자유행로 길이의 크기 정도이어야 하고, 이 길이는 균질한 반도체층에서 아주 작으며, 이는 구현하기가 어렵다.
"Quantum bound states in a ballistic quantum channel with a multiple double-bend discontinuity” by Chuan-Kui Wang, Semicond. Sci. Technol., 1 Janu ary 1995, pages 1 131 -1138, 및 "Quantum bound states in a double-bend quan-turn channel" by Chuan-Kui Wang et al., Journal of Applied Physics, Vol. 77, no. 6, 1 January 1995, pages 2564-2571, 기사는 외부 자기장의 영향이 없고 방향-의존성 도전의 검토도 없이 양방향 이중곡선 불연속성을 갖는 좁은 채널에서의 전자의 양자상태를 다루고 있다. 원하는 양자역학 거동을 얻으려면 채널 폭이 전자의 드브로이 파장보다 상당히 작아야 한다.
WO 2016/113141 A1은 전하나 자기모멘트를 갖는 전자와 같은 캐리어들을 안내하는 장치를 소개하고 있다. 이 장치는 곡선형이나 각진 메인경로를 갖는 이동구역에서 캐리어를 안내하는 가이드와, 메인경로를 따라 캐리어를 안내하기 위한 필드를 생성하는 필드생성수단을 포함하고, 전기 접점들에 전압이나 전력이 생기거나 캐리어들이 전기 접점들에서 다른 확률밀도/존재밀도를 갖도록 한다. 이 가이드는 이동구역을 형성하는 얇은 초전도층이나 2차원 전자기체를 갖거나 형성한다. 가이드, 이동구역 및/또는 메인경로는 한 평면이나 닫힌 표면을 따라 뻗고 이런 평면이나 표면에서 곡선형 및/또는 각진 형태를 갖는다.
본 발명의 목적은 전하 및/또는 자기모멘트를 갖고 전하캐리어와 전자를 포함한 캐리어들을 안내하는 장치는 물론, 이런장치의 용도를 제공하면서도 간단한 구성과 제조를 가능케 하면서 다양한 적용을 할 수 있도록 하는데 있다.
이런 목적은 제1항이나 제12항의 장치나 제28항 내지 제32항 중의 어느 하나에 따른 장치의 용도를 통해 달성된다. 종속항들에 기재된 발명은 본 발명의 다양한 실시예들이다.
이 장치는 2차원 전자기체나 얇은 초전도층을 갖거나 형성하고, 또는 캐리어용 이동구역의 형성을 위해 충분히 큰 평균자유행로 길이를 보이는 다른 재료로 이루어진 가이드를 갖는다. 평균자유행로 길이가 충분한 다른 재료로는 육각 결정구조를 갖는 탄소의 동소체, 예컨대 그래핀이나 나노튜브, 탄소원자 외의 원자로 형성된 나노튜브, 및 반데발스 이종구조를 형성할 수 있는 소위 "2차원 소재"나 재료(반데발스 소자라고도 함), 특히 하나나 여러개의 단일원자 층들이 있다. 평균자유행로 길이가 길면 아주 간단하게 원하는 이동구역을 얻을 수 있다. 이동구역의 폭과 그 곡률반경은 평균자유행로 길이 정도이지만, 이동구역내 전자나 캐리어의 드브로이 파장보다 크다. 이런 크기는 캐리어에 맞는 비에르고드계를 구현하기에 특히 유리하다.
캐리어들은 열에너지에 의존하는 평균 속도로 가이드와 이동구역에서 움직인다.
이동구역은 캐리어용의 곡선이나 각진 형태의 메인경로를 형성하거나 한정한다. 필드생성수단을 이용해, 메인경로를 따라 캐리어들을 안내하는 자기장과 같은 필드를 만들 수 있다. 따라서, 캐리어들이 적어도 자유롭게 움직일 수 있는바, 메인경로나 이에 평행한 방향으로 충격이 없거나 최소화하여 움직일 수 있다. 그러나, 반대 방향으로는 이동구역의 측면의 방향으로 캐리어들이 편향된다. 그 결과, 반대방향으로는 경계면에서 상당히 많은 충격과 반사가 생긴다. 특히, 정반사가 아니면서 사인파 분포에 따른 산란이 아닌 확산산란인 벽면충돌 때문에, 캐리어들이 불균일하게 분포되어 메인경로의 시작부분과 끝부분에서나 메인경로를 따라 캐리어들이 확률밀도/존재밀도나 존재확률이 다르게 된다. 특히, 방향에 따라 도전율이 달라지고, 메인경로를 따른 도전율이 반대방향에서의 도전율보다 크다.
메인경로는 이동구역의 방향이거나 캐리어가 움직이는 경로로, 이동구역의 주평면이나 이동구역 안에, 바람직하게는 이동경로의 휘어진 중심선을 따른다.
캐리어 각각은 전하를 운반하는 것으로, 전자나 정공이다. 따라서, 메인경로를 따라 적절히 배치된 전기 접점들에 의해 캐리어의 존재확률이나 확률밀도/존재확률이 다른데서 기인하여, 전압이나 전류나 전력이 생긴다. 이런 현상은 실험으로 확인했다.
원칙적으로, 캐리어들은 각각 자기모멘트를 갖고 전기장이나 자기장과 상호작용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 가이드가 이동구역을 형성하기 위해 캐리어에 충분히 긴 평균자유행로 길이를 보이는 재료, 특히 하나나 여러개의 그래핀 층/띠 및/또는 하나나 여러개의 탄소 나노튜브를 갖거나 형성한다. 이런 재료는 장치의 경제적인 제작에 유리하고 캐리어를 위해 큰 평균자유행로 길이를 제공한다.
독립적으로 구현할 수 있는 본 발명의 다른 특징에 의하면, 가이드가 이동구역을 형성하는 한층이나 여러층의 반데발스 이종구조로 형성될 수 있다. 이동구역은 주기율표의 4족 원소의 2차원 동소체로 형성되며, 육각 결정구조를 갖는다. 이런 재료는 장치의 경제적인 제작에 유리하고 캐리어를 위해 큰 평균자유행로 길이를 제공한다.
가이드가 이동구역을 형성하는 나노튜브로 형성될 수도 있다. 나노튜브는 주기율표의 4족 원소나 탄소족, 구체적으로는 주석, 실리콘, 게르마늄으로 형성되지만, 다른 원소나 화합물로 된 나노튜브도 사용할 수 있다. 나노튜브는 장치의 경제적인 제작에 유리하고 캐리어를 위해 큰 평균자유행로 길이를 제공한다.
가이드가 경계면에서 및/또는 재료내에서 적어도 부분적인 비탄성 충돌이나 산란을 일으키면서 캐리어에 대해 기다란 평균자유행로 길이를 보이는 재료로 형성될 수도 있다.이 경우 장치의 효율에 좋다.
가이드가 이동구역을 형성하는 하나나 여러개의 나선형 그래핀 띠/층 및/또는 나선형 탄소 나노튜브로 형성될 수도 있다. 이 경우, 간단하고도 경제적인 방식으로 아주 많은 가이드나 이동구역들을 구현할 수 있다.
본 발명의 장치가 공통 축선을 따라 나선형으로 위아래로 배치되는 다수의 가이드들 및/또는 메인경로들을 포함할 수도 있다. 이 경우, 장치를 소형화할 수 있다.
본 발명의 장치가 공통 평면에 배치되어 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 다수의 가이드들을 포함할 수도 있다. 이런 디자인은 경제적인 장치의 제작에 유리하다.
본 발명의 장치가 띠 모양의 연결소자에 의해 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 다수의 가이드들 및/또는 메인경로들을 포함하고, 이런 가이드들 및/또는 메인경로들이 연결소자들의 종축선에 예각이나 나란하게 연결소자들에 연결될 수도 있다. 이 경우, 다수의 가이드들을 간단하고 경제적으로 연결할 수 있다.
가이드가 서로 다르게 도핑된 반도체들이나 반도체재료들로 된 레이어 시스템을 포함하고, 재료들 사이의 경계면에 2차원 전자기체가 형성되며, 레이어 시스템이 적어도 1층의 InGaAs 및/또는 적어도 1층의 InP를 포함하되 경계면에 2차원 전자기체가 형성되도록 할 수도 있다.
가이드 및/또는 이동구역이 닫힌 평면이나 구면을 따라 뻗고 이런 평면이나 표면에서 곡선이나 각진 형태를 가질 수도 있다. 이 경우 평면 층들에 의해 비교적 간단하게 장치를 제조할 수 있고, 치수도 아주 작게 할 수 있으며, 메인경로의 평균 곡률반경을 200nm보다 작게 및/또는 가이드나 이동구역의 평균 폭을 2000nm보다 작게 할 수 있다.
이 장치를 접점들을 통해 전압이나 전력을 발생시켜 전자기력이나 전자기선으로부터 및/또는 전자기력이나 주변잡음으로부터 및/또는 전하캐리어의 열에너지로부터 전압, 특히 직류전압과 전력을 생산하는데 이용할 수도 있다.
전하캐리어들을 안내하기 위한 필드나 자기장은 거의일정하게 유지되지만, 발생된 전압이나 전력이 목표값이나 최대값을 유지하도록 조절될 수도 있다.
본 발명의 장치는 접점들을 통한 전력을 이용해 전하 캐리어로부터의 열에너지를 제거하여 냉각에 사용할 수도 있다. 이런 기능은 구현하기가 아주 쉽고 주로 다양한 목적에 사용될 수 있다.
본 발명의 장치를 접점들을 통한 전압이나 전력을 측정해 전자기력이나 주변 잡음의 측정이나 감지에 이용할 수도 있다. 전압의 측정으로, 잡음이나 전자기선을 감지하거나 파악할 수 있다.
필드나 자기장이나 작용하는 자기장 강도를 전술한 측정중에 일정하게 유지할 수 있다. 적당한 보정으로, 잡음이나 전자기선을 아주 쉽게 감지하거나 결정할 수 있지만, 캐리어를 안내하는 필드나 자기장이 변할 수도 있다.
본 발명의 장치를 접점을 통한 전압의 측정으로 캐리어의산란이나궤적을 특정하거나 결정하는데 이용할 수도 있다. 측정된 전압은 이동공간이나 가이드의 상태에 관한 정보를 제공한다.
본 발명의 장치를 1차원이나 2차원 전자기체나 초전도체내 물리적 특성을 측정하거나 결정하는데 이용할 수도 있다.
산란, 궤적 및/또는 다른 물리적 특성들을 측정하거나 결정할 때, 전하캐리어들을 안내하는 필드나 자기장은 거의 일정하게 유지되거나 공간 및/또는 시간에 따라 변할 수 있다. 적절한 보정으로, 측정된 전압을 고려해 원하는 측정이나 결정을 아주 쉽게 할 수 있다.
필드생성수단 없이도, 접점들을 통한 전압을 측정해 가이드에 작용하는 자기장 강도를 측정하는데 본 발명의 장치를 이용할 수도 있다.보정을 미리 하면, 자기장 강도의 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 사시도;
도 2는 관련 필드생성수단을 갖춘 장치의 측면도;
도 3은 필드생성수단이 없는 장치의 평면도;
도 4는 제2 실시예의 장치의 사시도;
도 5는 제3 실시예의 장치의 평면도;
도 6은 제3 실시예의 장치로 측정한 전압 그래프;
도 7은 제3 실시예의 장치로 측정한 전류 그래프;
도 8은 전압/전류 특성의 그래프;
도 9는 각종 전류 특성의 그래프;
도 10은 5번째 실시예의 장치의 사시도;
도 11은 6번째 실시예의 장치의 평면도;
도 12는 7번째 실시예의 장치의 평면도;
도 13은 8번째 실시예의 장치의 사시도;
도 14는 9번째 실시예의 장치의 사시도;
도 15는 10번째 실시예의 장치의 평면도;
도 16은 10번째 실시예의 장치의 측면도;
도 17은 나노튜브의 사시도;
도 18은 11번째 실시예의 장치의 이동구역을 보여주는 도면;
도 19는 12번째 실시예의 장치의 사시도;
도 20은 13번째 실시예의 장치의 사시도;
도 21은 14번째 실시예의 장치의 사시도;
도 22는 15번째 실시예의 장치의 사시도;
도 23은 장치내 캐리어의 여러 경로들을 보여주는 도면.
본 발명의 장치(1)는 캐리어들(2)을 안내하는데 사용되고, 캐리어 각각은 전하 및/또는 자기모멘트를 갖는다(도 2 참조). 캐리어는 전하운반자로서 전자가 바람직하지만 정공일 수도 있다.
이 장치(1)는 캐리어(2)를 안내하는 가이드(3)를 갖고, 가이드(3)는 고체나 속이찬 구조이다. 캐리어(2)는 고체나 속이찬 구조 안에서 움직일 수 있다.
이 장치(1)나 가이드(3)에 전기접점들(4,5)이 제공된다(도 1, 3 참조).
가이드(3)는 제1 고체인 반도체(6)와 제2 고체인 반도체(7)로 구성되고, 이들 반도체는 서로 적층되면서 공통 경계면(8)을 가질 수 있다.
2개의 반도체(6,7)의 접촉면인 경계면(8)이나 이동공간(B)은 평평하거나, 닫힌(평평하거나 구형)면 및/또는 평면(E)을 따라 뻗는다(도 2 참조).
서로 적층되어 있는 반도체(6,7)는 캐리어(2)를 위한 2차원 전자 기체를 형성한다. 고체물리학 관점에서, 전자기체는 전자나 정공 도전대역의 전자나 정공 형태의 자유이동 캐리어들(2)로 구성되는데, 이런 도전대역은 100nm 이상, 바람직하게는 200nm 이상의 큰 평균자유행로 길이를 가질 수 있다. 이런 도전구역은 경계면(8)의 양쪽에 형성되는바, 캐리어(2)를 위한 이동공간(B)을 형성하는 아주 얇은 층 형태로 존재한다.
전술한 것처럼, 전자 대신에, 이동구역(B)에 평균자유행로 길이가 긴 전하캐리어로 움직일 수 있는 구멍인 정공들이 있을 수도 있다.
가이드(3)와 이동구역(B)는 캐리어(2)를 위한 휘어지거나 각진 메인경로(H)를 형성하고, 이런 메인경로(H)가 도 3에는 여러개 표시되어 있다.
가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)가 아치형, 반원형, 포물선형 또는 말굽형으로 휘어져 있지만, 한군데나 여러군데 각을 이뤄 V형이나 U형 모양을 취할 수도 있다.
휘어지거나 각진 가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)는 사인이 변하지 않고 보전되는 하나의 곡룰 방향만을 갖는다. 각진 가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)가 이 경우에 곡선형일 수도 있다. 각진 가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)의 경우 인접 직선구간들이 같은 방향으로 분기되거나 각지면서 V형이나 U형을 형성하는 것이 좋다.
가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)는 경계면(8)의 평면을 따라 뻗으면서 각지거나 휘어져 있어, 도전성이 아주 좋고 설정된 두께의 아주 얇은 층상 형태로 제조하기도 쉽다.
접점들(4,5)은 메인경로(H)를 따라 배열되거나 서로 떨어져 있고, 특히 가이드(3)나 이동구역(B)의 아치나 앵글의 단부에 배치된다.
이동구역(B)은 층상 구조이고, 평균 두께(D)는 500nm 미만, 바람직하게는 300nm 미만, 더 바람직하게는 200nm 이하이다.
이동구역(B)의 평균 폭(W)과 메인경로(H)의 곡률반경(R)은 이동구역(B)에서의 캐리어(2)의 평균자유행로 길이에 대응하거나 그보다 작다. 이동구역에서의 캐리어(2)의 평균자유행로 길이는 메인경로(H)의 길이나 메인경로(H)에서의 접점들(4,5)의 간격의 25% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 더 바람직하게는 75% 이상, 가장 바람직하게는 100% 이상이다.
가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)의 (평균) 곡률반경(R)은 100nm나 200nm 보다 크고 및/또는 2000nm나 1600nm보다 작다.
이동구역(B)의 평균 폭(W)은 80nm나 100nm보다 크고 및/또는 (평균) 곡률반경(R)보다 작다.
이동구역(B)의 경계면들은 캐리어(2)를 대칭(입사각과 반사각이 같게)이나 비대칭(확산산란되게)되게 캐리어(2)를 반사한다.
특히, 이동구역(B)의 측면(9)에서 캐리어(2)가 반사되는 것이 좋다. 이런 반사는 소정 각도로의 반사 확률이 사인이나 코사인 함수를 따르지 않게, 확산산란되게 및/또는 일부 비대칭되게 일어나는 것이 바람직하다.
필드생성수단(10)이나 여기서 생긴 필드(F)는 장치(1) 및/또는 장치(1)나 가이드(3)나 이동구역에 관련된다.
필드생성수단(10)은 메인경로(H)를 따라 캐리어(2)를 안내하도록 필드(F)를 생성/제어하여, 접점(4,5)에서 및/또는 메인경로(H)의 단부 부근에서 캐리어들(2)이 같거나 다른 밀도로 생기도록 한다. 필드(F)는 도 2~3에 표시되었다.
필드(F)는 자기장이다. 따라서, 필드생성수단(10)은 자기장을 생성하고, 원칙적으로 영구자석을 사용할 수 있지만, 캐리어를 안내하는 전자기장을 만들기 위해 전자석을 사용할 수도 있다.
필드생성수단(10)은 캐리어(2)를 안내하는 필드(F)가 이동구역(B) 및/또는 가이드(3)의 곡률구간에만 작용하거나 이 구역의 곡선경로만으로 캐리어들을 편향하도록 구성된다.
평균 운동에너지나 열에너지의 함수인 평균 속도로 시작하는 캐리어(2)가 가이드(3)나 이동구역(B)내에서 메인경로(H) 및/또는 곡률반경(R)을 따라 (도 3에 표시된대로 회전반경 Z의 로렌츠힘에 의해) 필드(F)를 통해 안내되도록 캐리어(2) 및/또는 필드생성수단(10)을 안내하기 위한 필드(F)가 제어되거나 셋업될 수 있다. 전술한 것처럼, 메인경로(H)를 따른 이동방향으로만 적용되고 반대방향으로는 적용되지 않는다. 이런 비대칭은 이동구역(B)이나 메인경로(H)에서의 캐리어의 원하는 뷸균일한 분산에 중요하다.
필드생성수단(10) 및/또는 필드(F)의 영향을 받는 회전반경(Z)는 가이드(3)나 이동구역(B)의 (평균) 곡률반경(R) 정도일 수 있지만, 5배 이내나 2배 이내 정도로 곡률반경(R)보다 작거나 큰 것이 바람직하고, 곡률반경(R)과 거의 같을 수도 있다.
메인경로(H)의 양단부에서의 캐리어(2)의 서로다른 존재확률 때문에, 전압, 전류 및 전력이 이 부분에 배치된 접점들(4,5)을 통해 방출될 수 있다.
접점들(4,5)은 이동구역(B), 메인경로(H) 및/또는 가이드(3)의 양단부 정면에 배치된다.
필요하면, 가이드(3)나 이동구역(B) 여러개를 서로 적층한 다음 동일한 필드(F) 안에 배열하고, 접점(4,5)이나 다른 접점에 병렬이나 직렬로 연결할 수 있다.
전하캐리어(2)의 열에너지로부터, 전자기에너지나 주변잡음으롭부터, 및/또는 접점(4,5)을 통한 전압이나 전력에 의한 전자기에너지로부터 전압이나 전력을 생산하는데 장치(1)를 사용할 수 있다. 필드(F)는 거의 일정하게 유지되는 것이 좋지만, 이용된 전류나 전압에서 원하는 값 이상을 얻거나 최대값을 얻도록 조절될 수도 있다.
접점(4,5)을 통한 전력을 이용한 캐리어(2)로부터의 열에너지의 제거를 통한 냉각에 장치(1)를 사용할 수도 있다. 이 장치를 전력을 취하는데에도 이용할 수 있어, 이 경우 자가보강효과를 볼 수 있다.
냉각중에 필드(F)는 거의 일정하게 유지되는 것이 좋지만, 이용된 전압이나 전력에서 원하는 값 이상을 얻거나 최대값을 얻도록 조절될 수도 있다.
접점(4,5)을 통한 전압을 측정해 전하캐리어(2)의 산란이나 궤적을 측정하는데 장치(1)를 이용할 수도 있다. 특히, 필드(F)를 변화시켜, 측정된 전압의 최대치를 확인하여 전하캐리어(2)의 대응 산란이나 궤적을 추측할 수 있다.
일반적으로, 이동구역(B)이 1차원이나 2차원 전자기체나 초전도체로 구성되었다면, 이런 원리를 이용해 이런 1차원이나 2차원 전자기체나 초전도체내의 물리적 특성을 측정/파악할 수도 있다. 따라서, 대응 접점(4,5)에 존재하는 전압이 필드(F)나 자기장의 함수로 물리적 특성에 관한 정보를 제공한다.
접점(4,5)을 통한 전압을 측정해 가이드(3)에 작용하는 필드(F)나 자기장의 강도를 확인하거나 측정하는데에도 이상의 원리를 이용할 수 있다. 즉, 제3 실시예에서 더 자세히 설명하겠지만, 작용하는 필드(F)에 좌우된다. 특히, 측정된 전압값으로부터 적당한 보정을 통해 필드(F)의 강도를 판단할 수 있다.
도 4의 제2 실시예는 전자기체 대신에 얇은 초전도층(11)을 사용해 이동구역(B)을 형성한다. 초전도층(11)은 2개의 고체(6,7) 표면 및/또는 사이에 배치된다.
초전도층(11)이나 이동구역(B)의 크기는 제1 실시예에서 설명한 것과 같다.
캐리어(2)는 전자나 정공으로 초전도층(11)에 존재한다.
초전도층(11)에 사용되는 재료는 소위 타입 II 재료이므로, 자속선이나 소용돌이 형태의 자기장 라인들이 재료를 침투하고, 이때 자속선들이 가능한 높은 임계값까지 유지되어 높은 유동흐름 저항을 갖도록 경질 초전도체를 사용하는 것이 좋다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예를 보여준다.
하부 기판인 고체(7)에 층을 부착하고, 이 층(6)은 레이어 시스템이나 패키지를 형성한다.
특히, 층(6)을 아래와 같이 구성하는 것이 바람직하다:
(InGaAs:GaAs, AlGaAs:GaAs 또는 InGaAs:InP와 같이) 반도체재료들이 다르게 도핑된 레이어-시스템은 전자에 대한 평균자유행로 길이가 길고 서로 겹친 층구조를 이룬다. 따라서, GaAa나 InP와 같은 첫번째 반도체재료 층과 Al0 . 33Ga0 . 67As나 GaAs와 같은 두번째 반도체재료 층을 서로 겹쳐놓는다. InGaAs는 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 비소(As)를 함유한 합금으로, 합금 안에 In, Ga, As가 같은 함량으로 존재하는 것이다. 이런 층들을 교호적으로 서로 여러번 겹쳐놓는데, 바람직하게는 10회나 20회 이상, 더 바람직하게는 20회 내지 100회 정도로 겹쳐놓고, 실험에 의하면 50회 정도가 특히 바람직하다. 이렇게 하여 레이어 패키지가 형성된다.
각 층의 두께(D)는 50nm 미만이지만, 25nm 미만이 바람직하고, 10nm 미만이 더 바람직하며, 5nm 정도가 가장 좋다.
레이어 패키지는 선택적이며, 기저층이나 중간층 위에 배치되는 것이 좋으며, 이런 기저층이나 중간층은 GaAs나 InP로 이루어지고 두께는 100nm 이상이 좋지만, 250nm 이상이 더 좋고, 500nm 정도이면 가장 좋다.
덮개층인 첫번째 층의 두께는 500nm 이상, 바람직하게는 750nm 이상, 더 바람직하게는 1000nm 이상이고 GaAs나 InP로 이루어지고 레이어 패키지나 다른 기판에 부착된다.
두께가 10~50 nm, 바람직하게는 35nm 정도인 Al0 . 33Ga0 . 67As나 GaAs로 된 두번째 층을 이런 GaAs 층에 부착한다.
이어서, GaAs나 InP로 되고 두께가 10nm 이상이고 실험장치에서는 15nm 정도인 다른 덮개층을 부착할 수 있다.
2차원 전자기체와 층상 이동구역(B)은 GaAs나 InP로 된 두께 1000nm 정도의 첫번째 층과 Al0 . 33Ga0 . 67As나 GaAs가 도핑된 두께 35nm 정도의 두번째 층 사이의 경계구역에 형성된다.
이런 레이어 시스템은 하부 고체(7)에 부착된다. 실험장치에서는 이 고체(7)가 반도체 GaAs 기판으로 이루어진다.
즉, 아래 레이어 시스템이 실험장치에서 사용되었다:
명칭 조성 두께
추가 덮개층 GaAs 15nm
첫번째 덮개층 Al0 . 33Ga0 . 67As:Si 1.5*1018㎤ 45nm
두번째 층 Al0 . 33Ga0 . 67As 35nm
첫번째 층 GaAs 1000nm
다층형 얇은 층 GaAs 5nm
Al0 . 33Ga0 . 67As 5nm
중간 층 GaAs 500nm
하부층/기판 S-I GaAs >500nm
따라서, 제1 실시예와 마찬가지로, 층(6)이나 레이어시스템이 2차원 전자기체와 이동구역을 형성한다.
도 5에서, 이동구역(B)의 평면(E)나 경계면(8)은 층(6) 안쪽에 있다.
가이드(3), 층(6) 및/또는 레이어시스템이 2개의 좁아지면서 모이는 다리(12)를 형성하고, 이들 다리는 접점(4,5)으로 이어진다.
층(6)이나 레이어시스템은 한번이나 여러번이나 2번 각진 형태의 가이드(3)를 형성해, 이동구역(B)이나 메인경로(H)를 평면에서 보면 U형을 이룬다.
이동구역(B)이나 가이드(3)는 층(6)의 상부 U형 영역이나 메인경로(H)로 표시된 영역 안에 한정된다.
이동구역(B)의 각지거나 U형 영역의 평균 폭(W)는 200nm 나 500nm보다 크고 9000nm나 7000nm보다 작은 것이 좋다.
실험장치에서는 600~650 nm의 평균 폭(W)을 구했고, 2개의 접점(4,5)의 간격은 평균 폭(W) 이하였다.
포토리소그래픽 수단에 의해, 적당한 에칭을 통해, 또는 레이저처리나 레이저절제법으로 비교적 간단하게 원하는 장치나 배열을 만들 수 있다.
레이어 시스템에는 다른 반도체 재료를 사용하는 것이 좋다.
실험장치에서는 전술한 반도체재료들을 층(6)에 사용해 600nm 정도의 평균자유행로 길이를 얻었다.
필드(F)나 자기장은 도 5의 도면이나 평면(E)에 직각으로 뻗는다.
실험장치에서 자기장이나 자속밀도의 함수로 다리(12)나 접점(4,5)을 통해 전압과 전류를 측정했다. 도 6~7은 그 결과를 보여준다.
그래프에서 보듯이, ±2T 정도에서 전압과 전류는 최대값과 최저값이 된다. 이는 평균 곡률반경 600nm에 대한 이론적 계산과 일치한다. 이 측정은 200K 미만의 온도에서 실행되었다.
이 그래프의 측정 곡선들은 자기장(더 자세하게는 자속밀도)의 0점에 대해 대칭이고, 0.2T의 자속밀도에서는 전하캐리어들이 메인경로(H)를 따라, 즉 원하는 이동구역(B) 및/또는 가이드(3)를 따라, 구체적으로는 자기장 방향과 다른 방향으로 독립적으로 안내되어, 전압과 전류에 대해 0.2T와 -0.2T 정도에서 양 극성들이 각각 얻어진다고 볼 수 있다.
한편, 도 6~7의 그래프의 원래의 측정데이터와 차이가 나는 것을 정전기나 펠티에효과 간섭때문으로 볼 수도 있지만, 이런 간섭은 자기장과는 무관하다.
도 8은 이상 설명한 실험장치나 장치(1)를 이용해 측정한 전류/전압 특성을 보여주고, 이 특성에 의하면 장치(1)로부터 전력이 생성되거나 방출된다.
따라서, 제시된 실험장치나 장치(1)에 의해 전압이나 전력을 이용할 수 있고, 이런 전압이나 전력은 전하캐리어(2)나 장치(1)나 가이드의 열에너지로부터 및/또는 고유 전자기력이나 주변 잡음이나 전자기선으로부터 생긴다. 요컨대, 장치(1)를 이용해 접점(4,5)에서 전기에너지를 구할 수 있다.
이 장치(1)를 냉각에 이용할 수도 있다. 더 정확히는, 접점(4,5)에서 전력이 방출될 경우, 전하캐리어(2)나 장치(1)나 가이드(3)로부터 열에너지를 뽑아내 냉각효과나 온도감소를 이룰 수 있다.
필드생성수단(10)이나 캐리어(2)를 안내하는 필드(F)를 조절해 원하는 레벨 이상의 전압이나 전력을 구하거나 최대 전압이나 전력을 구할 수 있다.
전술한 것처럼, 이 장치(1)나 원리는 범용적이다.
특히, 접점(4,5)에서 나오는 전압을 이용해 전하캐리어(2)의 산란이나 궤적과 같은 다른 특성들을 측정하거나 파악할 수 있는데, 이때 필드(F)와 같은 조건을 적절히 보정하거나 변경할 수 있다.
또, 접점들(4,5)에서의 전압의 측정과 분석을 통해 가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 이곳에서 움직이는 캐리어(2)의 물리적 특성들을 측정할 수도 있다. 1차원이나 2차원 전자기체나 초전도체를 가이드(3)나 이동구역(B)이나 (도체) 층(11)에 사용할 때 특히 그렇다.
또, 접점(4,5)에서의 전압을 측정하여 가이드(3)에 작용하는 자기장 강도나 자속밀도를 측정하는데 필드생성수단(10)이 없는 장치(10)를 이용할 수도 있다. 이때, 적절한 보정을 하여 작용하는 자속밀도도 아주 쉽게 파악하거나 확인할 수 있다. (필드생성수단이 없는) 장치는 자기센서로 사용할 수 있다.
이 장치(1)를 전자기력이나 (캐리어(2)의) 주변 잡음 및/또는 전자기 영향이나 선을 감지하거나 측정하는데에도 사용할 수 있다.
도 9는 접점(4,5)에서 측정한 전류 결과를 나타낸 그래프로, 동일하지 않은 도전율의 영향이 자기장의 방향에 따른 2개의 방향으로 얼마나 크게 미치는지를 보여준다. 이 실험에서, 외부로부터 인입되는 다른 교류 전류전압이 실험장치에 작용하여 MHz 범위로 여기하고, 이때 적용된 전압은 0V 내지 1V의 큰 범위에서 변했다.
측정은 10K 정도에서 했다.
B=0T의 경우, 외부 자기장은 없지만 가능한 다른 간섭원(예; 전기화학적 접촉으로 인한 전류나 열전 전압)의 영향을 받는 전류를 보여주는 중립 곡선이 형성되었다. B=+0.15T의 경우, 양의 전류방향으로의 도전율이 전체 여기주파수 동안 양의 값이고 대응 전류는 인가된 교류 전류전압에 비례한다. B=-0.25의 경우, 음의 전류방향으로의 도전율이 전체 여기주파수 동안 음의 값이고 대응 전류는 인가된 교류 전류전압에 비례한다. 그러나, 외부 여기가 전혀 없음에도 (즉, V=0), 자기장이 없는 경우 양(B=+0.15T)이나 음(B=-0.25T)의 전류가 처음부터 흐르는 것을 알 수 있다(도 9의 확대부분 참조). 이는 본 발명에 따른 장치(1)의 외부에서 연속적인 전기적 출력을 이용할 수 있다는 증거이고, 이런 출력은 다른 가능한 간섭원(예; 전기화학적 접촉이나 열전 전압으로 인한 전류)이 아닌 전자나 주변 잡음의 열에너지에서만 기인한다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예의 장치(1)를 보여주는데, 여기서는 이동구역(B)이나 전자기체들이 여러개이고 서로 평면들이 위아래로 접하여 적층되어 있다.
다수의 이동구역들(B)이 공통 가이드(3)에 형성되어, 공통 접점(4,5)을 통해 직렬 및/또는 병렬로 연결된다.
필요하면 이동구역들이나 전자기체들 사이에 다른 중간/공핍 층들을 배치할 수도 있다.
도 11~12는 가이드(3)의 6번째 및 7번째 실시예의 평면도이다.
도 11의 6번째 실시예의 장치(1)에서, 가이드(3) 및/또는 메인경로(H)는 원호형이다.
가이드(3) 및/또는 메인경로(H)는 중심각도(A) 15도 이상, 바람직하게는 90도 이상, 더 바람직하게는 180도 이상, 더 바람직하게는 270도 이상, 가장 바람직하게는 340도 이상의 부채꼴이 좋지만, 중심각도(A)가 180도보다 작거나 큰 것도 가능하다. 가이드(3) 및/또는 메인경로(H)가 거의 닫힌 경로나 루프를 형성하는 것이 좋다.
가이드(3)나 메인경로(H) 및/또는 이동구역(B)의 측벽이 각진 형상, 다각형과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 예컨대, 메인경로(H) 및/또는 가이드(3), 특히 측벽이 3개의 직선형 구간들을 갖되, 인접한 2개 구간이 서로 직각을 이루어, 메인경로(H) 및/또는 가이드(3)가 U형을 취하도록 할 수도 있다.
도 12의 장치(1)는 다른 형상을 갖는데, 가이드(3) 및/또는 메인경로(H)의 형상이 대략 아치형이고 가이드(3)가 다수의 경사진 변을 갖되 인접 변들이 이루는 각도가 반드시 직각일 필요는 없다.
또, 이동구역(B)의 평균 폭(W)이 가이드(3)의 구간마다 다를 수 있다.
도 13~14는 8번째와 9번째 실시예로서, 장치(1)의 가이드(3)가 다수이다.
이런 다수의 가이드(3)는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
한편, 장치(1)가 가이드(3)를 하나만 갖되, 다중 권선 및/또는 루프를 가질 수도 있다.
가이드(3)가 다수인 장치(1)는 3차원 구조를 형성하는 점에서 바람직하다.
이 장치(1)의 다수의 가이드(3)는 서로 동일하고 원형이거나 원형 비슷할 수 있다.
다수의 가이드(3) 및/또는 메인경로(H)는 부채꼴이나 루프 형태를 취하고, 도 11의 6번째 실시예와 마찬가지로 중심 각도(A)는 15도 이상, 바람직하게는 90도 이상, 더 바람직하게는 180도 이상, 더 바람직하게는 270도 이상, 가장 바람직하게는 340도 이상이며 거의 닫힌 형태의 메인경로(H)를 형성한다.
다수의 가이드(3)가 중심의 공통 축선(C)을 따라 위아래로 배열될 수 있다.
다수의 메인경로들(H)이 공통축선(C)에 직각인 평면으로 거의 동일하게 투영되도록 다수의 가이드(3) 및/또는 메인경로(H)가 배치된다.
축선(C)은 필드(F)의 방향에 나란하거나 일치한다.
이동구역(B) 및/또는 가이드들(3)의 메인경로들(H)은 기본적으로 나란하거나 여러 평면들에 배치된다.
또, 다수의 가이드들(3)이 직렬로 연결되거나 수직이나 대각선 연결요소(13)를 통해 연결된다.
가이드(3)와 연결요소(13)가 여러개인 장치(1)가 공통 축선(C)을 중심으로 권선되는 하나의 연속적인 요소로 설계될 수 있다.
한편, 다수의 가이드들(3)이 연결요소들(13)과 함께 나선형으로 배치되어 도 14와 같이 코르크마개뽑이 형태일 수도 있다. 이 경우, 가이드(3)와 연결요소가 하나의 나선형 연속 요소를 형성하고 서로 이음매없이 연결될 수 있다.
다수의 가이드(3)가 연결요소들(13)과 함께 하나의 평면에서 나선형으로 배열될 수도 있고, 이 경우 가이드(3)와 연결요소(13)가 하나의 나선형 연속 요소를 이루며 서로 이음매없이 연결된다.
이 장치(1)에서, 103개 이상, 바람직하게는 105개 이상, 더 바람직하게는 106개 이상의 가이드들(3)이 서로 연결될 수 있다.
특히, 102개 이상, 바람직하게는 103개 이상, 더 바람직하게는 104개 이상의 가이드들(3)이 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수도 있다.
도 15~16은 다수의 가이드들(3), 이동구역들(B) 및/또는 메인경로들(H)을 (전기적으로) 연결하는 여러 가능성들을 보여주는 본 발명의 10번째 실시예를 보여준다.
전술한 것처럼, 다수의 가이드들(3)을 직렬 및/또는 병렬로 연결해 장치(1)를 형성할 수 있다. 도 15~16은 다수의 가이드들(3)을 병렬과 직렬 양쪽으로 연결한 배열을 보여준다. 그러나, 이는 예를 든 것일 뿐이고 가이드들(3)을 직렬이나 병렬 어느 한가지만으로 연결해 비슷한 형태를 구현할 수도 있다.
도 15의 장치(1)에서는 가이드들(3)이 2차원 및/또는 하나의 공통 평면에 배치된다.
도 16에서는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 가이드들(3)을 갖춘 여러 층들이 서로 위아래로 배치된다.
가이드들(3)은 전극이나 연결소자들(14)을 통해 서로 연결될 수 있다. 이런 전극이나 연결소자들(14)은 접점(4,5)에 연결되거나 접점을 형성한다.
연결소자들(14)은 2차원 평면형, 줄무늬형, 사각형 및/또는 층 형태를 취하지만, 도 16과 같이 3차원 블록형 및/또는 육면체 형태를 취할 수도 있다.
연결소자들(14)은 층이나 고체(6,7)의 재료나 도체나 반도체로 이루어지거나 포함하지만, 다른 재료를 사용할 수도 있다.
공통 평면에 배치되고 및/또는 병렬로 연결된 가이드들(3)은 2개의 줄무늬형이나 사각형의 연결소자들(14) 사이에 일렬로 배열되고, 1열의 가이드들(3)이 중간 영역(15)에 의해 서로 분리된다. 중간영역(15)은 절연체나 반도체,예를들면 공기나 절연고체로 이루어지거나 포함할 수 있다.
도 15와 같이, 가이드들(3)이 아치형일 수 있다.
도 15의 실시예에서, 가이드들(3) 및/또는 메인경로들(H)은 줄무늬형 및/또는 사각형 연결소자(14)의 가장자리나 종축선에 대해 예각(즉,90도보다 작은 각도)으로 연결소자들(14)에 이어지지만, 이런 가장자리나 종축선에 나란하게 연결소자들에 직접 이어질 수도 있다.
서로 위아래로 배치되어 병렬로 연결된 가이드들(3)이 2개의 블록형 연결소자들(14) 사이에 일렬로 배열될 수 있고, 일렬의 가이드들은 중간 층들(16)에 의해 분리된다. 중간 층들(16)은 공기나 절연고체와 같은 절연체 및/또는 반도체로 이루어지거나 포함하고, 중간영역(15)과 같거나 다른 재료로 이루어질 수 있다.
연결소자(14)의 폭(D1)은 가이드(3)의 폭(D2)보다 크거나 같거나 작을 수 있다.
가이드(3)의 높이(V1)는 병렬로 연결된 2개의 가이드(3)의 높이(V2)보다 크거나 같거나 작을 수 있고, 이 높이(V2)는 중간 층들(16)의 높이와 같은 것이 좋다.
가이드(3) 및/또는 연결소자(14)가 여러개인 장치(1)의 제작은, 셀프스트럭처링이나 에피택셜 과정으로 다수의 가이드들을 동시에 생산하는 것이 좋지만, 포토리소그래피, 화학적/물리적 증착법, 스퍼터링 및/또는 에칭과 같은 다른 방법도 이용할 수 있다.
장치(1)는 반도체장치 및/또는 집적회로를 형성할 수 있다.
도 17~22는 본 발명의 다른 실시예들로서 이동구역(B)의 재료면에서 도 1~16의 실시예들과 다르지만 다른 특징들은 같을 수 있다.
이동구역(B)을 형성하는 2차원 전자기체나 초전도층(11)의 전술한 가능성 외에, 가이드(3)가 캐리어(2)에 대해 충분히 큰 평균자유행로 길이를 보이는 다른 모든 물질을 가질 수 있는데, 특히 공유결합 원자로 된 층들, 반데발스 이종구조로 된 층, 또는 주기율표의 탄소족이나 4족의 탄소나 다른 원소의 동소체나 변형형으로 된 층으로 된 나노튜브나 하나 이상의 2차원 원자층들을 가질 수 있다.
이동구역(B)을 형성하는 재료, 특히 반데발스 재료나 탄소는 육각결정구조를 갖고, 그래핀과 탄소 나노튜브가 그 일례이다. 도 17에는 원통형 (탄소) 나노튜브를 보여주는데, 결정구조는 육각결정구조이다.
그러나, 캐리어(2)에 대해 충분히 큰 평균자유행로 길이, 바람직하게는 그래핀 및/또는 탄소 나노튜브의 평균자유행로와 비슷하거나 긴 길이를 갖는 다른 재료나 혼합물, 특히 2차원 재료들도 가이드(3)나 이동구역(B)에 사용할 수 있다.
이렇게 긴 평균자유행로 길이는 반데발스 재료/이종구조, 반도체-샌드위치나 나노튜브 및 그래핀과 같은 여러 2차원 재료에서 관찰된다. 이때문에 이런 2차원 구조들이 이론적 설명과 실험적 입증에 사용되었다. 그러나, 본 발명은 가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)의 곡률반경(R)을 특징으로 하는 같은 정도의 크기의 평균자유행로 길이를 보이기만 하면 어떤 자료도 사용할 수 있고, 그와 동시에 이런 재료는 경계나 측면(9)에서 비거울상이나 비사인파 반사를 보인다.
"변형형"과 "동소체"는 소정의 결정구조를 갖는 원소나 물질의 모양을 나타내고, 동음이의어로 서로 바꿔 사용할 수 있다. 원소나 물질의 변형형이나 동소체마다 결정구조가 다르다. 예를 들어, 탄소의 변형형이나 동소체가 다이아몬드, 흑연, 그래핀, 탄소나노튜브 및 풀러린이다.
"2차원 재료"는 단일 층, 특히 단일 원자층으로 이루어진 물질을 말한다. 2차원 재료의 예로는 6각 질화붕소, 스테닌(stanene), 저마닌(germanene) 및 실리신(silicene)이 이TG지만, 공유결합되는 화학 원소들이 같거나 다른 여러 원자층들을 포함할 수도 있다.
"반데발스 이종구조"란 공유결합된 원자로 이루어진 여러 층을 갖는 재료나 구조를 말하며, 이때 층간 결합은 반데발스 타입의 약한 결합이다. 반데발스 이종구조는 재료가 같은 층들로 형성되는바, 다수의 동일한 층들로 이루어지거나 여러 층들의 임의의 조합으로 이루어진다. 반데발스 이종구조의 층들은 2차원 재료로 이루어진다.
반데발스 이종구조의 하나의 공유결합 층은 원자층을 하나나 여러개 포함하고, 이때 원자의 화학적 구조는 같거나 다를 수 있다.
반데발스 이종구조에 사용되는 재료를 "반데발스 재료라 하고, "반데발스 재료"나 "반데발스 이종구조"는 같은 의미로 사용된다.
흑연은 반데발스 이종구조의 일례로, 탄소원자만 갖는 하나의 원자층으로 이루어진 층들을 가지며, 이런 원자층을 "흑연"이라 한다.
하나의 층이 여러 원자층들로 이루어진 반데발스 이종구조나 재료의 예로는 MoS2, MoSe2, WS2, WSe2와 같은 TMDC(transitionmetal dichalcogenides)가 있고, 여기서 하나의 층은 Mo나 W와 같은 전이금속으로 된 하나의 원자층과, Se, S와 같은 디칼코게나이드(Dichalcogenide)로 된 2개 원자층으로 이루어진다. 전이금속층과 디칼코게나이드 층들은 서로 공유결합되어 반데발스 작용으로 다른 단일 층들과 약한 공유결합을 하는 단일 층을 형성한다.
전자와 같은 캐리어(2)에 대해 긴 평균자유행로 길이는 다양한 반데발스 재료나 2차원 소재들에서 볼 수 있다.
그러나, 경계면에서 및/또는 재료내에서 부분적인 비탄성 충돌이나 산란을 일으키면서 캐리어(2)에 대해 기다란 평균자유행로 길이를 보이기만 하면 어떤 재료라도 가이드(3)나 이동구역(B)에 사용할 수 있다.
"나노튜브"는 나노미터급 크기를 갖는 튜브나 튜브형 물체를 말한다. 나노튜브의 벽은 단일 원자층으로 이루어진다. 직선형 나노튜브는 중심 종축선을 갖는 원통을 이루고, 이때 원통의 벽은 단일 원자층으로 이루어지면서 중심 종축선을 일정 간격을 두고 둘러싼다. 이런 벽을 갖는 나노튜브는 원자층 내부의 평균자유행로 길이가 길다.
그래핀은 육각 결정구조를 갖는 단일 원자층을 형성하는 2차원 탄소원자 동소체로서, 그래핀의 탄소원자들은 sp2-혼성화되어 동일 평면에서 각각의 탄소원자가 120도 각도를 이루는 3개의 다른 탄소원자에 결합된다. 도 17은 그래핀의 결정구조를 보여준다. 그래핀은 평균자유행로 길이가 긴 것으로 알려져 있다.
탄소 나노튜브는 탄소원자들이 그래핀과 같은 육각 구조로 배열된 벽을 갖는 튜브로, 사각띠 모양의 그래핀을 원통형 튜브로 휘었다가 양쪽 가장자리들을 (화학적으로) 연결하거나 결합하면 원통형 나노튜브를 형성한다.
편의상 이하에서는 탄소계 재료들을 이동구역(B)에 사용한다고 한다. 그래핀 층이나 띠와 탄소 나노튜브를 참조해 설명한다.
그러나, 주기율표의 4족이나 탄소족의 다른 원소들도 그래핀이나 탄소 나노튜브와 마찬가지로 육각 결정구조를 갖는 나노원자층 및/또는 나노튜브와 같은 동소체를 형성할 수 있다. 따라서, 탄소가 아닌 주기율표의 4족이나 탄소족의 원소들로 이루어진 층, 띠 및/또는 나노튜브들도 그래핀 및/또는 탄소 나노튜브 대신 사용할 수 있다.
한편, 하나 이상의 그래핀 띠나 층들을 다른 재료의 띠나 층들, 특히 2차원 재료나 반데발스 이종구조 또는 캐리어(2)를 위해 충분히 긴 평균자유행로 길이를 갖는 다른 재료로 그래핀과 탄소 나노튜브를 대체할 수도 있다.
도 18은 반데발스 이종구조나 주기율표의 4족 원소를 기반으로 한 재료, 특히 그래핀으로 된 평면이나 층이나 띠로 이동구역(B)이나 가이드(3)를 형성한 11번째 실시예를 보여주는데, 여기서 이동구역이나 가이드는 단일 평면상에 있으며, 그래핀 띠나 층은 환형이거나 부채꼴이다.
도 18~22에는 도시되지 않은 필드생성수단(10)은 이동구역(B) 및/또는 그래핀 띠/층의 평면에 직각인 필드(F)를 생성한다.
도 19는 12번째 실시예로서, 11번째 실시예에 관한 위의 설명을 적용할 수 있다. 여기서는 공통 축선(C) 둘레로 나선형인 그래핀의 층이나 띠로 이동구역(B)이나 가이드(3)를 형성한다.
"나선"은 중심 축선에 일정 간격을 두고 중심 축선을 일정한 기울기로 감싸는 것을 말하고, 2차원 나선은 하나의 평면으로 뻗고, 3차원 나선은 축선에 평행한 방형으로 뻗는다.
공통 축선(C) 둘레로 나선을 이루는 하나 이상의 층의 그래핀 띠나 층으로 이동구역(B)이나 가이드(3)를 형성할 수도 있다.
도18~20에 도시된 그래핀 층이나 띠는 폭과 길이가 일정하되, 길이가 폭보다 크거나 몇배이다.
그래핀 층이나 띠는 폭이 축선(C)에 수직이 되게 배치된다.
이동구역(B)이나 가이드(3)의 다른 구역들이 축선(C) 방향을 따라 위아래로 배치되고, 그래핀 층/띠의 표면이나 평면은 축선(C)에 직각으로 배치된다.
나선형 이동구역(B)이나 가이드(3), 특히 그래핀 층이나 띠의 기울기는 10도 미만, 바람직하게는 5도 미만, 더 바람직하게는 2도 미만, 가장 바람직하게는 1도 미만이다.
필드생성수단(10)은 축선(C)에 나란하거나 이동구역(B) 평면에 수직으로 필드(F)를 만든다. 필드(F)와 이동구역 평면이 이루는 각도는 직각에 대해 10도 미만, 바람직하게는 5도 미만, 더 바람직하게는 2도 미만, 가장 바람직하게는 1도 미만이다.
도 20은 이동구역(B)이나 가이드(3)가 그래핀을 나선형으로 말은 층이나 띠 형태인 13번째 실시예이다.
그래핀 층인 가이드나 이동구역이 공통 축선(C) 둘레를 나선형으로 휘어지고, 그래핀 층의 표면 및/또는 폭은 축선(C)에 평행이면서 평면이 아니라 곡면형이다.
필드생성수단(10)은 축선(C) 및/또는 그래핀 층의 표면에 나란한 필드(F)를 만들고, 접점(4,5)은 두루말이형 층의 내단부와 외단부에 각각 배치된다.
도 21은 이동구역(B)이나 가이드(3)가 휘어진 나노튜브로 이루어진 14번째 실시예를 보여주고, 나노튜브가 탄소 나노튜브이거나 여러개일 수 있다.
(탄소) 나노튜브와 그 종축선은 환형으로 휘어지고, 공통 축선(C)에 수직이면서 이 축선 둘레로 감겨진다.
이 실시예는 이동구역(B)이나 가이드(3)가 평면 그래핀 층/띠가 아닌 하나 이상의 나노튜브로 이루어진 점에서 11번째 실시예와 다르므로, 11번째 실시예의 설명을 적용할 수 있다.
도 22는 이동구역(B)이나 가이드(3)를 형성하는 (탄소) 나노튜브나 그 종축선이 공통 축선(C) 둘레로 나선형을 이루는 15번째 실시예를 보여주지만, 도 19의 예처럼 나노튜브가 나선형이 아닐 수도 있다.
14번째와 15번째 실시예들에서는, 필드생성수단(10)이 축선(C)에 평행하거나 나노튜브에 수직인 필드(F)를 생성한다.
(그래핀) 층/띠가 아닌 (탄소) 나노튜브를 사용하는 점 외에는 15번째 실시예는 12번째 실시예와 비슷하다.
12, 13 및/또는 15번째 실시예는 도 13~14에서 설명한 8 및/또는 9번째 실시예와 비슷하거나 동일한 나선형 가이드(3)나 이동구역(B)을 형성한다.
도시되지는 않았지만, 실리콘, 저마닌(germanene), 스테닌(stanene)과 같은 그래핀 유사물질을 이동구역이나 가이드나 나노튜브에 사용할 수도 있다.
일반적으로, 본 발명의 장치(1)와 방법에 의하면, 비대칭이나 방향의존성 도전이 생겨("나노-래칫"이라고도 함), 전류, 전압 및/또는 전력을 구할 수 있다. 특히, 운동/열 에너지에서 전기에너지로의 변환이 간단하고 효율적이면서도 직접적으로 이루어질 수 있다.
장치(1)를 아주 개략적으로 보여주는 도23을 참조해 이 장치(1)의 작동원리를 설명한다. 도 23에서, 접점(4,5)을 갖는 반원형 이동구역(B)이나 메인경로(H)를 따라 캐리어(2)의 여러 경로들(P1,P2,P3)이 표시되어 있다.
캐리어(2)의 처음 이동방향, 캐리어에 작용하는 외부 필드(F), 측면(9)에서의 캐리어의 반사 횟수와 타입, 및/또는 이동구역(B)이나 메인경로(H)에서의 산란 횟수와 타입에 의해 가이드(3)에서의 캐리어(2)의 움직임이 결정된다.
외부 필드(F)가 없으면 접점(4)에서 접점(5)으로 움직이는 캐리어(2)의 이동율이 반대방향인 접점(5)에서 접점(4)으로 움직이는 캐리어의 이동율과 같다.
측면(9)에서 정반사만 일어나 입사각과 반사각이 같고 이동구역이나 메인경로를 따라 산란이 없다고 하면, 측면(9)에서 반사된 캐리어(2)가 경로 P1을 따른다. 측면(9)에서 정반사할 경우, 캐리어들은 항상 이동구역이나 메인경로를 따라 같은 방향으로 움직이는데(도 23에서 접점 4에서 5를 향해 전진), 이는 측면에서 정반사하는 동안에는 반대쪽 이동이 생기지 않으며, 입사각과 반사각이 같으면 측면(9)에 평행한 이동성분이 보전되기 때문이다.
자기장과 같은 외부 필드(F)가 작용하면, 캐리어(2)의 직선 궤적이 (P2, P3와 같은) 곡선 궤적으로 된다. 외부 필드를 적절히 조절하면, 측면(9)에서의 반사가 전혀/거의 없이 캐리어(2)가 접점(4)에서 P2 경로를 따라 접점(5)으로 이동한다. 따라서, 캐리어(2)가 접점(4)에서 접점(5)까지 이동하는 경로의 길이가 아주 짧아진다. 같은 조건하에 캐리어(2)가 접점(5)에서 접점(4)으로 이동할 때는, 측면(9)에서의 다수의 반사 때문에, 캐리어(2)가 이동하는 경로의 길이가 아주 길어진다.
다수의 캐리어들(2)이 접점(5)에서 접점(4)까지 이동하는 경로(P3)의 길이의 합은 그 반대방향의 경로(P2)의 길이의 합보다 훨씬 길다.
측면(9)은 소정 각도로의 반사율이 사인/코사인 함수를 따르지 않는 방식이나 적어도 일부가 정반사가 안되도록 산란이나 반사를 일으킬 수도 있다. 이 경우, 측면(9)에 평행한 캐리어(2)의 이동성분이 변하거나 역전되어 캐리어가 반사나 산란되기전에 반대방향으로 산란될 수도 있다. 또, 캐리어(2)가 접점(5)에서 접점(4)까지취하는 경로가 반대 방향의 경로부다 길어진다. 이동구역(B)에서 캐리어(2)의 경로가 길어지면, 산란율도 커지고 캐리어(2)가 뒷쪽으로 산란될 수도 있다.
캐리어의 평균자유행로 길이가 충분한 재료를 사용하면, 산란율이 극도로 낮아진다. 평균자유행로 길이가 짧은 기존의 재료의 경우, 접점(4)에서 접점(5)까지의 캐리어(2)가 많은 산란을 겪게되어, 반대방향의 캐리어의 경로와 관련해, 통계학적으로 적절하거나 측정할 수 있는 길이 차이를 얻을 수 없다.
따라서, 결론적으로, 본 발명의 장치(1)에서는, 적당한 외부필드(F)가 작용하면 (외부 필드(F)가 없던) 기존의 에르고드계(ergodic system)가 비에르고드계로 변환되어, 접점(4)에서 접점(5)까지 움직이는 캐리어의 이동율과 그 반대로 움직이는 캐리어의 이동율이 다른 시스템을 구현할 수 있다.즉, 접점(5)에서의 캐리어(2)의 존재확률이 접점(4)에서의 존재확률과 다르고, 도 23의 실시예에서는 더 높아진다. 이 경우, 접점들(4,5)에서의 전하들이 서로 다르고, 이들 접점에서 생기는 전압이나 전력도 서로 다르다.

Claims (32)

  1. 전하 및/또는 자기모멘트를 갖고 전하캐리어와 전자를 포함한 캐리어들(2)을 안내하고; 캐리어용의 곡선이나 각진 메인경로(H)를 갖는 층상 이동구역(B)에서 캐리어들을 안내하기 위한 가이드(3); 메인경로(H)를 따라 배치되는 전기 접점들(4,5); 및 메인경로(H)를 따라 캐리어들을 안내하기 위한 필드(F)를 생성하여, 전압이나 전력이 접점들(4,6)에서 발생되고 및/또는 캐리어들(2)이 접점들(4,5)에서 서로 다른 확률밀도/존재밀도를 갖도록 하는 필드생성수단(10)을 포함하는 장치(1)에 있어서:
    상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 육각 결정구조를 갖는 탄소 동소체로 형성되고; 및/또는
    상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 한층이나 여러층의 반데발스 이종구조로 형성되며; 및/또는
    상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 나노튜브로 형성되고; 및/또는
    상기 가이드(3)가 경계면에서 및/또는 재료내에서 적어도 부분적인 비탄성 충돌이나 산란을 일으키면서 캐리어(2)에 대해 기다란 평균자유행로 길이를 보이는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드(3)가 주기율표의 4족 원소의 2차원 동소체로 형성되고 이동구역(B)을 형성하는 육각 결정구조를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 나노튜브가 주기율표의 4족 원소로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 하나나 여러개의 그래핀 띠/층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 하나나 여러개의 나선형 그래핀 띠/층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 하나나 여러개의 탄소 나노튜브로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 하나나 여러개의 나선형 탄소 나노튜브로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나에 있어서, 이동구역(B)을 형성하는 하나나 여러개의 나선형 그래핀 띠/층으로 형성된 가이드(3)를 여러개 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 하나에 있어서, 이동구역(B)을 형성하는 하나나 여러개의 나선형 탄소 나노튜브로 형성된 가이드(3)를 여러개 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 하나에 있어서, 공통 축선(C)을 따라 위아래로 나선형으로 배치되는 다수의 가이드들(3) 및/또는 메인경로들(H)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 하나에 있어서, 다수의 가이드들(3)이 공통 평면에 배치되어 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 전하 및/또는 자기모멘트를 갖고 전하캐리어와 전자를 포함한 캐리어들(2)을 안내하고; 캐리어용의 곡선이나 각진 메인경로(H)를 갖는 층상 이동구역(B)에서 캐리어들을 안내하기 위한 가이드(3); 메인경로(H)를 따라 배치되는 전기 접점들(4,5); 및 메인경로(H)를 따라 캐리어들을 안내하기 위한 필드(F)를 생성하여, 전압이나 전력이 접점들(4,6)에서 발생되고 및/또는 캐리어들(2)이 접점들(4,5)에서 서로 다른 확률밀도/존재밀도를 갖도록 하는 필드생성수단(10)을 포함하는, 제1항 내지 제11항 중의 어느 하나에 따른 장치(1)에 있어서:
    상기 가이드(3)가 이동구역(B)을 형성하는 2차원 전자기체나 얇은 초전도 층(11)을 형성하며;
    상기 장치(1)가 공통 축선(C)을 따라 나선형으로 위아래로 배치되는 다수의 가이드들(3) 및/또는 메인경로들(H)을 포함하고; 및/또는
    상기 장치(1)가 공통 평면에 배치되어 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 다수의 가이드들(3)을 포함하며; 및/또는
    상기 장치(1)가 띠 모양의 연결소자(14)에 의해 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 다수의 가이드들(3) 및/또는 메인경로들(H)을 포함하고, 이런 가이드들(3) 및/또는 메인경로들(H)이 연결소자들(14)의 종축선에 예각이나 나란하게 연결소자들(14)에 연결되며; 및/또는
    상기 가이드(3)가 서로 다르게 도핑된 반도체들이나 반도체재료들로 된 레이어 시스템을 포함하고, 재료들 사이의 경계면에 2차원 전자기체가 형성되며, 레이어 시스템이 적어도 1층의 InGaAs 및/또는 적어도 1층의 InP를 포함하되 경계면에 2차원 전자기체가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 다수의 평면을 갖고, 각각의 평면에 다수의 가이드들(3)이 배치되어 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 하나에 있어서, 각각의 평면에서 1000개 이상, 바람직하게는 10000개 이상의 가이드들(3)이 병렬로 연결되고, 100개 이상, 바람직하게는 1000개 이상의 가이드들이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 하나에 있어서, 인접한 가이드들(3)이 중간영역(15)에 의해 같은 평면에서 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 하나에 있어서, 인접한 가이드들(3)이 중간 층들(16)에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3), 이동구역(B) 및/또는 메인경로(H)가 한 평면(E)에 또는 닫힌 표면을 따라 뻗고 이 평면(E)이나 표면에서 곡선 및/또는 각진 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3)가 위아래로 겹쳐지게 놓인 2개의 층이나 고체(6,7)를 갖고, 이들 고체는 페르미준위가 서로 다르며 이동구역(B)을 갖고, 2차원 전자기체가 이들 고체의 경계면(8)에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3)가 위아래로 겹쳐지게 놓이는 다수의 이동구역들(B), 전자기체들 및/또는 초전도 층들(11)을 갖거나 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중의 어느 하나에 있어서, 캐리어(2)용의 이동구역(B)의 측면(9)이 적어도 부분적으로 산란 및/또는 비정반사를 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중의 어느 하나에 있어서, 이동구역(B)의 평균 폭(W)과 메인경로(H)의 곡률반경(R)이 이동구역(B)내 캐리어(2)의 평균자유행로 길이와 같거라 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중의 어느 하나에 있어서, 이동구역(B)에서의 캐리어(2)의 평균자유행로 길이가 메인경로(H)를 따른 접점들(4,5)의 간격이나 메인경로의 길이의 25% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 더 바람직하게는 75% 이상, 가장 바람직하게는 100% 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제1항 내지 제22항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3) 및/또는 이동구역(B)이 한번이나 여러번 각지고 및/또는 적어도 몇몇 구역에서 아치형이거나 반원형인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 가이드(3) 및/또는 이동구역(B)의 곡률반경(R)이 100nm나 200nm보다 크고 및/또는 2000nm나 1600nm보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제1항 내지 제24항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 메인경로(H)의 곡률반경(R)이 100nm나 200nm보다 크고 및/또는 2000nm나 1600nm보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제1항 내지 제25항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 필드생성수단(10)이 자기장(F)을 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제1항 내지 제26항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 필드생성수단(10)이나 캐리어(2)를 안내하는 필드(F)가 캐리어(2)의 평균속도를 고려하여 메인경로(H), 이동구역(B) 및/또는 가이드(3)의 곡률반경(R)의 크기의 곡률반경의 궤적으로 캐리어를 안내하도록 설정되거나 조절되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 필드(F)를 일정하게 유지하면서 접점들(4,5)을 통해 생기는 전압이나 전력으로 캐리어들(2)의 전자기력이나 주변 잡음으로부터 및/또는 캐리어들로부터의 열에너지에서 전압이나 전력을 생산하는, 제1항 내지 제27항 중의 어느 하나에 따른 장치의 용도.
  29. 필드(F)를 일정하게 유지하면서 접점들(4,5)을 통해 전력을 발생시켜 캐리어들(2)의 열에너지를 제거해 냉각하는, 제1항 내지 제27항 중의 어느 하나에 따른 장치의 용도.
  30. 필드(F)를 일정하게 유지하면서 점점들(4,5)을 통한 전류를 측정해 캐리어(2)의 산란이나 궤적 및/또는 전자기선을 측정/결정하는, 제1항 내지 제27항 중의 어느 하나에 따른 장치의 용도.
  31. 1차원이나 2차원 전자기체나 초전도체내의 물리적 특성들을 측정/결정하는, 제1항 내지 제27항 중의 어느 하나에 따른 장치의 용도.
  32. 접점들(4,5)로부터의 전압을 측정하고 자기장 강도를 결정하여 가이드(3)에 작용하는 자기장 강도를 감지하거나 측정하는, 제1항 내지 제27항 중의 어느 하나에 따른 장치의 용도.
KR1020207023694A 2018-01-19 2019-01-15 전하캐리어 안내장치 및 그 용도 KR20200106955A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18152514 2018-01-19
EP18152514.8 2018-01-19
EP18000852 2018-10-31
EP18000852.6 2018-10-31
PCT/EP2019/050936 WO2019141677A1 (en) 2018-01-19 2019-01-15 Device for guiding charge carriers and use thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200106955A true KR20200106955A (ko) 2020-09-15

Family

ID=65041741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207023694A KR20200106955A (ko) 2018-01-19 2019-01-15 전하캐리어 안내장치 및 그 용도

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11871680B2 (ko)
EP (1) EP3740976A1 (ko)
JP (1) JP7376485B2 (ko)
KR (1) KR20200106955A (ko)
CN (1) CN111630675A (ko)
CA (1) CA3087821A1 (ko)
WO (1) WO2019141677A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11063200B2 (en) * 2015-01-12 2021-07-13 Helmut Weidlich Device for guiding charge carriers and use thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS647573A (en) * 1987-06-30 1989-01-11 Sumitomo Electric Industries Light wavelength discriminating element
DE3903919A1 (de) 1989-02-10 1990-08-16 Helmut Dr Weidlich Verfahren zur nutzbarmachung der kinetischen energie von elektronen
JP2546128B2 (ja) * 1993-04-09 1996-10-23 日本電気株式会社 電子波干渉素子
ES2245498T3 (es) * 1999-05-10 2006-01-01 Hitachi Europe Limited Dispositivo magnetoelectrico.
US6613240B2 (en) * 1999-12-06 2003-09-02 Epion Corporation Method and apparatus for smoothing thin conductive films by gas cluster ion beam
WO2004014794A2 (en) * 2002-08-07 2004-02-19 Guo-Meng Zhao High temperature superconducting carbon nanotubes and methods for making them
CN101292175A (zh) 2005-10-18 2008-10-22 特西奥普技术有限公司 用于高增益磁共振成像的方法和设备
KR101327788B1 (ko) 2007-07-16 2013-11-11 삼성전자주식회사 자기장 센서 및 그를 이용한 자기장 측정 방법
KR100938254B1 (ko) 2007-12-13 2010-01-22 한국과학기술연구원 에피택셜 성장 강자성체-반도체 접합을 이용한 스핀트랜지스터
GB201104824D0 (en) * 2011-03-22 2011-05-04 Univ Manchester Structures and methods relating to graphene
WO2013016601A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 P-Brane, Llc Graphene-based solid state devices capable of emitting electromagnetic radiation and improvements thereof
US20140034909A1 (en) * 2012-08-02 2014-02-06 Hamilton Sundstrand Corporation Thin-film ballistic semiconductor with asymmetric conductance
DE102013018789A1 (de) * 2012-11-29 2014-06-05 Infineon Technologies Ag Steuern lichterzeugter Ladungsträger
US11063200B2 (en) * 2015-01-12 2021-07-13 Helmut Weidlich Device for guiding charge carriers and use thereof
CN106898433B (zh) 2017-04-18 2018-12-04 中国地质大学（武汉） 超导石墨烯复合薄膜线/带材及电缆

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021511665A (ja) 2021-05-06
EP3740976A1 (en) 2020-11-25
CN111630675A (zh) 2020-09-04
US20200350492A1 (en) 2020-11-05
CA3087821A1 (en) 2019-07-25
WO2019141677A1 (en) 2019-07-25
US11871680B2 (en) 2024-01-09
JP7376485B2 (ja) 2023-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10283674B2 (en) Graphene-based solid state devices capable of emitting electromagnetic radiation and improvements thereof
EP2602821B1 (en) Graphene-based nanodevices for terahertz electronics
Abedpour et al. Conductance of a disordered graphene superlattice
Li et al. Artificial graphene: Unconventional superconductivity in a honeycomb superlattice
Cherkez et al. Van Hove singularities in doped twisted graphene bilayers studied by scanning tunneling spectroscopy
Tian et al. Variable electronic properties of lateral phosphorene–graphene heterostructures
KR20200106955A (ko) 전하캐리어 안내장치 및 그 용도
JP6892392B2 (ja) 電荷キャリアをガイドする装置及びその使用方法
JP4599546B2 (ja) 低次元プラズモン発光装置
WO2015082343A1 (en) A plasmon generator
Zhang et al. Quantum transport in a curved one-dimensional quantum wire with spin-orbit interactions
Badalyan et al. Nonhomogeneous magnetic-field-induced magnetic edge states and their transport in a quantum wire
Entin et al. The effect of electron-hole scattering on transport properties of a 2D semimetal in the HgTe quantum well
Khvostov et al. Features of the tunneling conductivity of two-dimensional ordered linear-chain carbon films
Jiang et al. Spatially resolved observation of Coulomb blockade and negative differential conductance on a Ag cluster on the clean GaAs (110) surface
Tantiwanichapan et al. One-dimensional carbon nanostructures for terahertz electron-beam radiation
Nagaev Sign reversal of nonlocal response due to electron collisions
Shlimak et al. Structure and electron transport in irradiated monolayer graphene
da Costa et al. Ballistic conductance and thermoelectric power of lead-salt semiconductor nanowires
Sano et al. Asymmetric inter-subband phonon scattering associated with the intra-collisional field effect in one-dimensional quantum wires
Challis et al. Physics Department University of Nottingham Nottingham NG72RD United Kingdom
Sarkar et al. Size effect on the superconducting penetration depth and transition temperature in nanostructured al thin films
Kupka Transmission coefficient calculation using the derived inelastic transport analogy of the transmission matrix method; application to tunnelling into a marginal Fermi liquid
EP3077329A1 (en) A plasmon generator

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal