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차세대 반도체 상용화 성큼… 신호 손실 없는 ‘스핀전자소자’ 개발

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차세대 반도체 상용화 성큼… 신호 손실 없는 ‘스핀전자소자’ 개발

2015.05.28 18:40
국내 연구진이 미래형 차세대 반도체 소자의 성능을 한층 더 높일 수 있는 기술을 개발했다. 한계에 도달한 현재에 반도체 성능을 한단계 더 높일 방안 중 하나가 될 수 있을지 기대된다.
 
구현철·장준연 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀은 차세대 반도체 소자로 주목받고 있는 ‘스핀트로닉스 소자’의 신호 손실을 최소화하는 ‘스핀 홀 전자소자’를 개발했다고 28일 밝혔다.
 
전기가 흐르느냐, 흐르지 않느냐를 따져 0과 1을 구분하는 기존 반도체와 달리 스핀트로닉스 소자는 전압으로 전자의 회전(스핀)을 제어해, 그 신호값을 0과 1로 구분한다. 스핀이 시계방향이면 0, 반대방향으로 돌면 1로 인식하는 식이다. 즉 전자 하나를 1비트로 인식하게 만들 수 있어 기존 반도체 기술의 한계를 깰 수 있는 기술로 꼽힌다.
 
그러나 전자의 스핀은 제어하기 어려워 상용화 수준에 도달하기 어려웠다. 스핀 정보를 전압으로 제어하고 전기신호로 바꿔야 하지만, 스핀 정보가 전기신호로 바뀌는 과정에서 전자 간 충돌이 발생해 신호 손실이 발생했다.
 
연구진은 전자 충돌 전에 원하는 전기신호로 바꾸고 이를 외부에서 제어하는 방법을 새롭게 개발했다. 인듐비소(InAs)라는 물질을 이용해 초고속으로 정보를 주고받을 수 있는 채널을 만든 다음, 전자 간 충돌을 거의 억제하는 데 주력해 신호감소를 최소화하는 데 성공했다.
장준연 차세대반도체연구소장은 “스핀트로닉스 기술은 실패 위험성이 높아 산업계가 적극적으로 연구할 수 없는 분야”라며 “이번 연구는 반도체 스핀트로닉스의 상용화 가능성을 보여줬다는 점에서 가치가 있다”고 말했다.
 
연구결과는 나노분야 국제학술지인 ‘네이처 나노테크놀로지’ 25일자 온라인판에 실렸다.
 

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