소재 자성 제어 방법 찾았다…차세대 반도체 연구에 한발

KIST·IBS 공동연구진 '나노 레터스'에 발표

실리콘 반도체의 성능을 뛰어넘을 수 있는 차세대 반도체 개발 연구가 최근 활발하다. 이런 가운데 국내 연구진이 차세대 반도체 개발에 기여할 수 있는 물리 현상을 실험으로 입증했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 스핀융합연구단팀이 기초과학연구원(IBS) 연구진과 함께 차세대 반도체용 소재의 자성을 제어할 수 있는 방법을 찾아, 국제학술지 ‘나노 레터스'(Nano Letters·2019년 11월 22일 자)에 발표했다고 19일 밝혔다.

연구진이 이용한 소재는 자성체인 ‘FGT'(Fe₃GeTe₂)다. 이 물질은 분자 간 약한 상호작용인 ‘반데르발스 결합’으로 결합한 층상 구조 소재인데, 반도체에 적용이 가능한 물질로 꼽힌다.

연구진은 신소재 특성 연구의 일환으로 이번 실험을 진행했다. FGT 소재를 얇게 만든 뒤 전자를 넣었다 빼내면, 물질의 자성을 바꿔줄 수 있음을 확인한 것이다.

또 이런 자성 변화 원인은 ‘자기이방성'(Magnetic anisotropy)에 있다는 것도 밝혀냈다. 이는 자성체에서 자화 방향에 따라 에너지가 바뀌는 현상을 뜻한다.

KIST는 “이번 연구에서 다양한 2차원 자성체의 자성 특성을 제어할 수 있는 가능성을 제시했다”면서 “반데르발스 물질의 특성 제어 가능성을 높이면 스핀트로닉스 소자의 개발도 한층 빨라지게 될 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.

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