한 물질이 금속과 비금속의 특성을 함께 가져 기존 반도체 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 '절반 금속성'(half-metallic)의 나노선이 개발됐다.

19일 교육과학기술부에 따르면 카이스트(KAIST) 화학과 김봉수 교수팀은 '절반 금속성'을 갖는 규화철 나노선을 최초로 합성함으로써 차세대 스핀전자공학에 필수적인, 이른바 '스핀 주입' 물질 개발에 성공했다.

스핀 주입(spin injection)이란 외부의 전기장이나 자기장에 의해 물질 내 전자의 자기적 특성, 즉 스핀을 조절하는 것을 말한다.

김 교수팀은 기존에 개발한 규화철 나노선에 산소기체를 도입한 열확산 법을 이용해 '절반 금속' 강자성 규화철 나노선으로 완벽하게 변환시켰다.

이번에 개발된 규화철 나노선은 한 방향 스핀을 갖는 전자에는 전도성 금속으로 작용하고 그 반대방향 스핀을 갖는 전자에는 절연체로 작용하는 특징을 갖는다.

특히 이런 기능은 정보신호로 변환이 가능하기 때문에 이 나노선으로 고성능ㆍ고집적ㆍ저전력 특성을 갖는 전자소자를 만들면 현재 실리콘 반도체의 한계를 극복할 수 있다고 연구진은 전했다.

또한 이번 강자성 규화철 나노선 개발로 양자 메모리 처리와 고주파 전자통신 소자 등 다양한 나노 소자 개발에 있어 기술적 전기가 마련됐다는 평가다.

이번 연구결과는 나노기술(NT) 분야의 가장 권위있는 학술지인 '나노 레터 (Nano Letters)'지 온라인판 최신호에 소개됐다.