광전자소자 개발 과제인 ‘나노급 크기 구현 문제’를 풀 연구 성과가 나왔다. 양자컴퓨터 등 미래형 소자 기술개발의 단초를 제공한 것으로 평가받고 있다.
박홍근 미국 하버드대 화학물리학과 교수와 조문호 포스텍 신소재공학과 교수 공동연구팀은 ‘근접장 영역에서 집적화된 단일 표면플라스몬-반도체 나노와이어 광전소자’의 연구성과를 세계적 과학저널인 ‘네이처 피직스(Nature Physics)’ 24일자 온라인판에 발표했다.
이 연구는 국제과학학술협력재단, 미 공군 과학연구실, 삼성전자 등의 지원을 받았다.
빛을 정보 전달과 처리의 매개체로 사용하는 광소자는 전자를 이용하는 전자소자에 비해, 응답처리 속도가 빠르고 효율적으로 정보를 전달할 수 있는 장점을 지녔지만 빛의 회절현상 때문에 그 크기를 나노미터(㎚) 수준으로 집적할 수 없다
연구팀은 반도체 나노와이어 트랜지스터(nanowire transistor)를 통해 표면 플라스몬(plasmon)의 광신호를 근접장(near field) 영역에서 전기적 신호로 고효율 변환이 가능한 소자를 구현했다. 단일 광자에서 발생한 단일 표면 플라스몬 역시 전기적 신호로 고효율 변환이 가능하다는 사실도 구명했다.
나노미터 크기에서 플라스몬과 같은 광신호를 전기적 신호로 변환할 수 있는 고체 광전자 소자 개발의 가능성을 열었으며, 나노 집적 광전자소자와 양자컴퓨터 등의 미래형 소자 기술개발의 물꼬를 튼 것으로 평가받았다.
조문호 교수는 “소형화가 어려운 것으로 알려졌던 광소자를 나노미터급으로 개발할 수 있는 근거를 제시했다는 점에서 학계에서 좋은 평가를 받고 있다”고 말했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.co.kr