구현철(사진)·장준연 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀은 전압으로 스핀 정보를 제어하고 신호 손실 없이 전기정보로 바꿔 주는 '스핀 홀 전자소자'를 개발했다고 28일 밝혔다.
스핀트로닉스 소자는 스핀이 시계방향으로 돌면 '0', 반대방향으로 돌면 '1'로 인식해 전자 하나가 1비트가 된다. 전자의 스핀은 제어하기 어려워, 스핀 정보를 전압으로 제어하고 전기신호로 바꾸는 것이 스핀트로닉스 소자 기술의 핵심으로 꼽힌다. 현재 스핀을 홀 전압으로 전환하는 스핀 홀 현상을 이용하고 있지만, 스핀 정보가 전기신호로 바뀌는 과정에서 전자 간 충돌이 발생해 신호 손실이 발생했다.
연구팀은 전자 충돌 전에 원하는 전기신호로 바꾸고 이를 외부에서 제어하는 방법을 이용해 전자소자를 구현했다. 초고속 인듐비소(InAs) 채널을 사용해 전자 간 충돌을 거의 억제하고 충돌 전에 스핀 홀 현상을 발생시켜 전압을 측정했다. 그 결과 신호감소를 최소화할 수 있다.
장준연 KIST 차세대반도체연구소장은 "산업계가 실패 위험성 때문에 적극적으로 연구할 수 없는 반도체 스핀트로닉스의 상용화 가능성을 보여준 연구결과"라고 말했다. 연구결과는 나노분야 국제학술지인 '네이처 나노테크놀로지' 25일자 온라인판에 실렸다.
백나영기자 100na@
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