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연세대, '흑린'서 新 반도체 물질 발견… 저전력·고성능 제품 기대

유사스핀 반도체가 발견된 흑린의 결정 구조(연세대학교 제공) © 뉴스1
유사스핀 반도체가 발견된 흑린의 결정 구조(연세대학교 제공) © 뉴스1


(서울=뉴스1) 이비슬 기자 =


김근수 연세대학교 물리학과 교수 연구팀은 인(P) 원자로 만들어진 신소재 흑린에서 '유사스핀 반도체 물질'을 발견했다고 4일 밝혔다.

유사스핀 반도체 물질을 활용하면 외부 전기신호로 전류의 흐름을 제어했던 기존 반도체와 달리 유사스핀의 방향 제어만으로 효율적인 정보 처리와 저장이 가능하다.

연구팀에 따르면 유사스핀 정렬 현상은 고온에서도 안정적이며 흑린의 두께에도 무관하게 나타나는 현상으로 활용도가 높다.

유사스핀이란 물질을 구성하는 원자가 벌집 모양으로 배열된 경우에 나타나는 전자의 성질이다. 그동안, 이 유사스핀을 정렬하거나 제어해 반도체 소자를 개발할 수 있는 물질은 발견되지 않았다.

김근수 교수 연구팀은 인 원자가 벌집 모양으로 구성된 흑린에서 유사스핀이 일정한 방향으로 정렬되어 있다는 사실을 새롭게 밝혀냈다.

연구팀은 앞으로 유사스핀 물질을 이용해 '유사스핀 거대자기저항효과' 발견에도 도전할 계획이라고 밝혔다.
유사스핀 거대자기저항효과는 하드디스크 개발에 활용이 가능하다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 '네이처 머티리얼스지'(Nature Materials)에 게재됐다.

김 교수는 "자성반도체의 발견이 스핀트로닉스 분야를 개척한 사례처럼 유사스핀 반도체의 발견은 '유사스핀트로닉스'라는 차세대 반도체 연구의 신생 분야로 이어질 것"이라고 말했다.