신호 손실 없는 스핀-전기 전환효과를 이용한 차세대 전자소자가 개발됐다. 전력손실은 줄이고 속도는 높인 차세대 반도체개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권) 구현철·장준연 박사팀은 전압으로 스핀정보를 제어하고 신호 손실 없이 전기정보로 바꾸는 스핀 홀 전자소자를 개발했다고 28일 밝혔다.
일반적인 홀 효과는 전기가 흐르는 채널에 자기력을 가해 전자의 방향을 측면방향으로 이동시켜 측면전압을 측정한다. 스핀 홀 현상은 이와 달리 전자가 가진 스핀방향에 따라 이동 방향이 달라지고 전자의 이동을 전압으로 측정한다.
연구팀은 스핀 홀 현상을 이용해 스핀정보를 전기신호로 바꿨다. 실험에서 초고속 인듐비소 (InAs) 채널을 사용해 전자간의 충돌을 거의 억제하고 충돌 전에 스핀 홀 현상을 발생시켜 전압을 측정했다. 이를 이용하면 신호 감소를 최소화 할 수 있다.
연구에서 무손실 스핀 홀 현상전압으로 자유자재로 조절해 트랜지스터나 로직소자로 사용가능함을 보여줬고 세계 최초로 스핀 주입부터 스핀 제어까지 모두 전기신호를 이용했다.
구현철 KIST 스핀융합연구단장은 “기존소자에서 항상 존재했던 전자 간의 충돌로 인한 신호 손실을 없애고, 초고속 반도체 채널이 가지는 무손실 스핀-전기 전환 현상을 이용했다”며 “현재 반도체 소자개발에 핵심요소인 저전력화에 새로운 방법을 제시한 결과”라고 밝혔다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
