포스텍과 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스 공동연구팀이 전이금속 칼고지나이드계 화합물(TMDC)에서 소자 구동의 핵심인 스핀과 밸리 전류의 생성이 가능하다는 사실을 입증했다. TMDC는 여러 반도체 소자로 활용할 수 있어 기대를 모으고 있다.
포스텍(POSTECH 총장 김도연)은 김종환 신소재공학과 교수와 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스 물리학과 펭 왕 교수팀이 TMDC 물질에서 순수한 스핀과 밸리 전류의 생성이 가능하다는 사실을 확인, 연구성과를 24일(현지시간) 사이언스지에 발표했다고 밝혔다.
최근 국내외 학계는 차세대 반도체 소자로 스핀소자나 밸리 전자소자를 이용하는 스핀트로닉스와 밸리트로닉스에 대한 연구가 활발하다.
스핀트로닉스는 전자의 자기적 회전을 제어해 반도체의 성능을 높이는 기술이며, 밸리트로닉스는 전자들의 파동형 움직임을 이용하는 기술이다. 문제는 정작 소자 구동의 핵심이 될 스핀과 밸리 전류를 만들어내기 어렵다는 점이었다.
연구팀은 TMDC 물질을 헤테로 구조로 만들면 빛으로 스핀 전류와 밸리 전류를 효율적으로 생성할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 또 세계 최초로 시공간적으로 스핀 전류와 밸리 전류의 확산된 길이, 이동도를 측정하는데 성공했다.
이를 게이팅 전압을 통해 쉽게 제어하는 방법도 발견해 편리하게 스핀과 밸리를 이용해 정보를 저장하고 관리할 수 있는 원천기술을 개발했다.
김종환 교수는 “독특한 전자구조 때문에 밸리 전류를 효율적으로 생성하고 멀리 흘려보낼 수 있다”면서 “이번 연구를 바탕으로 밸리 전자의 물리적 특성 연구는 물론 광소자로 활용할 수 있는 원천 기술을 개발할 수 있다는 점에서 학계의 주목을 받고 있다”고 설명했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
