국내 연구진이 정보처리기기에 사용되는 고성능 스핀 트랜지스터 제작에 필요한 전자소재를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 차세대반도체연구소 이수연 박사(사진)팀이 건국대, 가톨릭대, 서울대, 미 켄터키주립대와 공동연구를 통해 부도체 산화물인 '스트론튬-타이타늄' 산화물에 금속 원소인 '나이오븀'을 주입한 결과, 기존 소재와 달리 높은 전하 이동도와 함께 강한 스핀 궤도 결합을 갖고 있음을 확인했다고 6일 밝혔다.
신개념 정보 소자 개발 분야에서는 전자의 고유 자기적 특성인 '스핀'을 정보 매개체로 이용하는 스핀트로닉스 소자가 가장 가능성 높은 기술로 평가되고 있다. 스핀트로닉스 기술은 하드 디스크 드라이브의 읽기 장치와 자성 메모리(MRAM) 등에 활용되고 있으며, 정보 처리를 위한 트랜지스터와 논리-연산 소자로 활용 범위를 넓히기 위한 연구가 활발히 진행 중이다.
스핀 트랜지스터에는 스핀의 분포와 흐름을 제어하기 위해 높은 전하이동도와 강한 스핀 궤도 결합이 가능한 소재 개발이 필요하다. 지금까지 갈륨-비소 화합물 반도체 등이 가장 활발히 연구되고 있으나, 높은 전하 이동도를 갖고 있는 반면 스핀 궤도 결합이 약하다는 단점이 있었다.
연구팀이 개발한 산화물 소재는 다양한 전기적·자기적 특성을 갖는 산화물 재료의 기초 소재로, 개발된 소재를 다른 특성을 지닌 다양한 산화물 전자 소재와 결합해 새롭고 우수한 성능을 가진 정보 소자를 개발할 수 있을 것으로 전망된다.
이수연 박사는 "산화물 전자 소자 분야에서 다양한 기능성 산화물과의 접합을 통한 새로운 물리 현상을 관찰할 수 있는 토대를 제공한 것"이라며 "새로운 동작 원리를 가진 신개념 정보 소자의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부의 지원으로 KIST 기관 고유 플래그십 미래원천연구사업으로 수행됐으며, 연구결과는 학술지 '사이언티픽 리포트'에 게재됐다.
