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차세대 전자소재 ‘강유전체’ 원리 첫 규명

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차세대 전자소재 ‘강유전체’ 원리 첫 규명

2016.03.08 18:00

 

송승우 포스텍 연구원 - 포항공대 제공
송승우 포항공대 연구원. - 포항공대 제공

 

전기가 흐르는 도체는 외부에서 전기를 계속 공급해야만 전기적 또는 자기적 성질을 일정하게 유지한다. 하지만 ‘강유전체’로 불리는 일부 물질은 외부 전기 없이도 스스로 전기적 분극을 유지할 수 있다. 

 

이런 물질은 높은 힘이나 강한 전기를 연결해 전위(보관전압)를 바꿔주는 형태로 다양한 분야에서 응용되고 있다. 압력을 받으면 전압이 높아져 불똥이 튀는 압전소자도 같은 원리다. 그러나 이런 현상이 일어나는 과학적인 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않고 있었다.

 

송승우 포항공대(포스텍) 첨단재료과학부 연구원팀은 압전자석으로도 알려진 GaFeO3라는 물질의 강유전성 원인을 밝혀내고, 이 박막이 상온에서도 강유전성을 갖도록 만들 수 있는 방법을 새롭게 개발했다고 8일 밝혔다.

 

연구진은 먼저 이 물질을 박막으로 만들어 상온에서도 활용할 만한 분극, 즉 전위 수치의 변화 현상을 측정했다. 그런 다음 더욱 강한 전기장에도 견딜 수 있도록 새로운 박막을 합성했다. 그리고 여기에 기존 연구에서 가한 것보다 훨씬 큰 전기장을 가했다. 그 결과 이론적으로 예측했던 것보다 훨씬 큰 분극량이 나타났다.

 

이 물질을 비롯한 일부 물질이 강유전성을 나타내기 위해서는 기존에 알려졌던 전기장보다 훨씬 큰 전기장을 가해야 한다는 사실이 새롭게 밝혀진 것이다.

 

이 연구를 활용하면 신개념 자기메모리, 고성능 자기저항센서 등을 개발할 수 있을 것으로 전망된다. 강유전체의 분극 조절이 가능하면 전원이 없어도 정보가 사라지지 않기 때문에 차세대 메모리로 알려진 F램 등에도 활용할 수 있다.

 

연구진은 “고성능 자기저항 센서를 개발할 수도 있을 것”이라며 “전자의 방향에 따라 정보를 저장할 수 있는 신개념 정보저장기술 ‘스핀트로닉스(spintronics)’ 분야에도 큰 보탬이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

 

연구성과는 ‘네이처’ 자매지인 ‘NPG 아시아 머티리얼스’ 최근호에 게재됐다.

 

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