고효율 반도체 기술 핵심 이론 발견
고효율 반도체 기술 핵심 이론 발견
  • 이상진
  • 승인 2019.06.23 16:30
  • 조회수 1408
  • 댓글 0
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차세대 반도체 기술 중 하나로 각광받고 있는 벨리트로닉스 기술 구현을 확장할 수 있는 이론을 DGIST 연구진이 발견했습니다. 이는 기존의 데이터 처리속도를 뛰어넘는 차세대 자성 신기술인 밸리트로닉스 기술 개발을 한 차원 도약시킬 것으로 기대되는데요.

차세대 반도체기술인 벨리트로닉스를 구현하는 이론이 발견됐습니다. 출처:DGIST
차세대 반도체기술인 벨리트로닉스를 구현하는 이론이 발견됐다. 출처: DGIST

DGIST는 이재동 신물질과학전공 교수 연구팀이 차세대 반도체의 성능에 기여할 밸리 도메인 형성과 이에 따른 특이 전류 구현 및 제어 메커니즘을 발견했다고 밝혔습니다. 이번 연구는 밸리 도메인과 전류, 서로 다른 두 물리량의 상호 관계성을 발견 및 응용한 것으로써 큰 의미를 가집니다.

 

밸리(Valley)는 전자의 파동에 의해 발생하는 진동에너지의 꼭짓점 영역이며 밸리 스핀으로도 불립니다. 이 밸리들을 결정하는 양자수를 이용해 정보를 저장 및 활용하는 방식이 밸리트로닉스인데요.

밸리 도메인의 형성과 그에 따른 전류 신호 제어에 관한 모식도. 출처:DGIST
밸리 도메인의 형성과 그에 따른 전류 신호 제어에 관한 모식도. 출처: DGIST

기존의 전하나 스핀을 제어하는 기술을 뛰어넘어 양자 정보의 저장이 가능하기 때문에 미래 전자소자 및 양자 컴퓨팅 기술에 응용될 수 있습니다. 또한 차세대 반도체공학분야인 스핀트로닉스와 나노일렉트로닉스를 아우르는 무궁무진한 가능성을 가지고 있어 현재 많은 연구자들이 밸리를 제어하려는 연구를 하고 있습니다. 하지만 밸리의 안정성과 충분한 양적 확보 문제가 어려워 본격적인 활용 가능성이 높지 않은 실정이었습니다.

 

이재동 교수팀은 이번 연구를 통해 차세대 반도체 소재로 각광받는 이차원 단층 물질인 이황화몰리브덴에서의 밸리 도메인의 형성을 발견해 밸리 스핀의 안정성 문제를 일거에 해결했습니다. 

스트레인 변형에 의한 밸리 도메인 제어와 특이 가로 전류 발생 모식도. 출처:DGIST
스트레인 변형에 의한 밸리 도메인 제어와 특이 가로 전류 발생 모식도. 출처: DGIST

밸리 도메인이란 물질 내부에서 전자들이 같은 밸리 운동량을 가진 영역으로 정의됩니다. 이를 통해  이차원 단층 물질에서 구현된 밸리 도메인이 극한적인 나노구조에서 스핀을 대신할 정보저장매개로서 활용될 수 있음을 규명했습니다.

 

이재동 교수는 "이번 연구를 통해 밸리 자성과 전기 신호 제어라는 동떨어진 두 현상을 단층 단결정 물질에서 동시에 활용할 수 있는 밸리트로닉스의 핵심 이론을 발견했다"며 "밸리트로닉스 연구가 더욱 고차원적으로 응용이 가능해 저전력, 초고속 정보저장성 플랫폼의 발전을 더욱 앞당길 수 있기를 기대한다"고 말했습니다. 이번 연구 결과는 국제학술지 <Nano Letters>에 게재됐습니다.


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