양자 다이아몬드 자기장 현미경 [찾아가는 ITFIND, 주간기술동향 제2100호]

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[찾아가는 ITFIND] 주간기술동향 제2100호 (2023년 7월 19일 발행)

에서 발풰, 전달 합니다. 

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<텍스트 발췌>

 Chapter03   양자 다이아몬드 자기장 현미경 

I. 결과물 개요II. 기술의 개념 및 내용1. 기술의 개념

다이아몬드 양자 자기장 센서를 이용한 자기장 측정이 가능한 자기장 현미경

2. 기술 특징다이아몬드 내부 불순물(nitrogen vacancy)을 이용한 자기장 측정 카메라 혹은 포토다이오드 등을 이용한 광학적 측정*  


.양자 다이아몬드 자기장 현미경 Chapter03개발목표시기 2024. 06.

기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후결과물 형태 HW-Module, HW-System, Patent 4 6Keywords 

다이아몬드 양자자기장센서, 자기장 현미경, 다이아몬드 질소 빈자리

quantum diamond magnetometer, magneto-microscope, DNV


카메라 이용 시 각 넓은 영역을 동시에 측정이 가능

시료와 수백 나노미터 ~ 수 마이크로미터까지 근접이 가능해 뛰어난 자기장 공간 분해능을 가짐

III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력1. 국내 기술 동향

국내 대학교 및 연구소 등에서 다이아몬드 양자 센서를 이용하여 자기장 및 온도 측정 연구가 활발히 진행 중

다이아몬드 자기장 현미경 구성 시 Lock-in이 가능한 카메라를 사용하여 뛰어난 자기장 민감도를 확보

<자료> 한국표준과학연구원 자체 작성


2. 국외 기술 동향양자자기장 현미경을 사용하여 집적회로의 불량 분석 기술 개발

그래핀 등 2차원 물질에서의 전류흐름 측정을 통해 다양한 물질 특성 연구 진행 중

3. 경쟁기술 동향 및 현황마이크로미터 수준의 공간 분해능과 수십 나노 테슬라 수준의 민감도를 동시에 확보


경쟁기술본 기술의 우수성/차별성홀센서 스캐너 - 

홀센서 대비 뛰어난 자기장 민감도(nT)와 홀센서 스캐너와 다르게 대면적을 마이크로미터 수준의 공간 분해능으로 동시에 측정할 수 있어 매우 빠르게 측정 속도를 가짐초전도간섭계(SQUID) 

기반 스캐너- SQUID 센서는 뛰어난 민감도(수십fT)를 갖는 큰 장점을 갖고 있지만

 SQUID 구성을 위해 시료와 근접할 수 없는 단점

(공간 분해능 열화)과 점 위치만을 측정하는 스캐너 특성상 측정 속도가 느린 단점을 가짐

- SQUID 센서는 극저온 냉매를 주기적으로 공급해야 하는 문제가 있어 장비운용 비용이 높은 단점을 가짐

4. 특허 동향No. 국가 출원ㆍ등록번호(출원ㆍ등록일) 상태 명칭

1 대한민국 10-2021-0150446(2021.11.04) 출원 중 DNV 센서 모듈을 이용한 대면적 자기장 및 온도 측정 장치 및 방법

2 PCT PCT/KR2020017360(2020.12.01)Apparatus for sensing temperature using diamond nitrogen vacancy sensor and method for fabrication the same


IV. 국내외 시장 동향 및 전망1. 국내외 시장 동향 및 전망양자자기장 전체 시장 전망

- 세계 양자자기장 센서는 2022년 551.6백만 USD에서 2028년 1,029백만 USD로 평균 10.8% 성장할 것으로 예상(Inside Quantum Technology, Quantum Sensor Markets. 2019)

- 국내 양자자기장 센서의 시장도 2022년 418억 원에서 2028년 879억 원으로 연평균 13% 성장할 것으로 예상(ETRI 기술정책연구본부)

2. 제품화 및 활용 분야반도체 불량 탐지제품/서비스 제품 및 활용 야 세부내용반도체 불량 탐지 다층 패키징된 반도체의 단락 등 검사자성체 연구 장비 연구기관에서 자성체 연구에 활용 가능한 자기장 현미경

V. 기대효과1. 국내외 시장 동향 및 전망우리나라는 반도체 생산에 있어 세계적 선도국가로 기술 수준이 높은 다층 패키징 방법의 신뢰도를 높이는데 자기장 현미경이 기여할 수 있음