새로운 광 소자의 개념으로 등장한 ‘트랜지스터-레이저(TL)’가 고전 물리학 이론인 키르히호프의 법칙을 바꿀 것이라는 주장이 나왔다. 키르히호프의 전류의 법칙은 전기 회로의 노드에 들어오는 총 전류의 양과 나가는 총 전류의 양이 동일하다는 원리다.
16일 EE타임스 등 외신에 따르면 미 국방성이 지원하는 일리노이대 밀튼 펭 교수팀은 최근 TL 소자의 작동 원리를 규명함으로써, 키르히호프의 법칙을 다시 써야한다고 주장했다. TL은 광학 출력과 전기 출력을 모두 갖춘 소자로, 반도체가 통합 광소자로 진화해 가는 기술 추세를 보여준다. TL 개념은 지난 6년전부터 알려지기 시작했지만, 키르히호프의 법칙이 정의한 전하량 보존의 원리가 들어맞지 않았다. 연구팀은 회로에 들어가는 전류의 총량 가운데 일부는 레이저 광선을 만들어낸다는 원리를 규명했다. 양자벽 TL과 동일하고 레이저 광선을 발생시키는 전기회로를 만들어 충전·방전의 정확한 작동 기제를 설명했다. 이를 통해 키르히호프의 전류의 보존 법칙을 전하량과 에너지를 합친 보존 법칙으로 다시 교과서를 써야 한다는 것이다. 연구팀은 이번 연구 결과를 토대로 차세대 반도체 칩 디자인에 적용할 수 있는 TL 빌딩 블럭을 만들 계획이다. 이 프로젝트에는 미 국방성 산하 군연구소(ARO)가 자금을 지원하고 있다.
서한기자 hseo@etnews.co.kr