차세대 소자 '스핀 트랜지스터' 실용화 가능성 진전(
KIST 연구팀 네이처 커뮤니케이션즈 논문 발표
(서울=연합뉴스) 임화섭 기자 = 한국과학기술연구원(KIST)이 연구해 온 차세대 소자 '스핀 트랜지스터'가 상온에서 작동할 수 있도록 하는 기반기술이 개발됐다.
스핀 트랜지스터는 전자의 이동량을 이용하는 기존 산화금속반도체(MOS) 트랜지스터보다 속도가 빠르고 전력 소모를 줄일 수 있는 잠재력이 있다. 전류를 흘렸다가 차단하는 것이 아니라 전자의 스핀만 바꾸면 되기 때문이다.
이번 연구로 영하 200도 이하의 저온에서만 작동하는 스핀 트랜지스터의 한계를 극복할 수 있을 가능성이 제시됨에 따라 실용화 전망이 한층 밝아졌다.
KIST 차세대반도체연구소 장준연 소장과 스핀융합연구단 박태언 박사 연구팀은 이런 내용을 포함한 연구논문을 이달 초 과학 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표했다고 7일 밝혔다.
스핀 트랜지스터는 전자의 전하(電荷)뿐만 아니라 전자의 '스핀'(spin)을 함께 이용해 구동되는 전자 소자다. 스핀은 자전(自轉)과 유사한 면이 있는 양자역학적 성질로, 물질의 자성(磁性)과 관련된다.
스핀 트랜지스터는 전자의 이동량을 이용하는 기존 산화금속반도체(MOS) 트랜지스터보다 속도가 빠르고 전력 소모가 매우 낮게 만들어질 수 있는 잠재력이 있다. 전류를 흘렸다가 차단하는 것이 아니라 전자의 스핀만 바꾸면 되기 때문이다.
KIST는 2009년 세계 최초로 스핀 트랜지스터의 가능성을 제시했고 최근 이를 이용한 논리소자도 구현했으나 아직 해결되지 않은 어려움이 많아 실용화까지는 갈 길이 아직 멀다. 가장 큰 걸림돌은 영하 200도 이하의 저온에서만 동작한다는 점이다.
연구진은 이번 논문에서 반도체 소재물질의 하나인 질화갈륨(GaN)으로 이뤄진 나노선(수십 나노미터 수준의 매우 얇은 폭을 지닌 선형 구조체)을 이용해 동작 온도의 한계를 극복할 방법을 제시했다.
교신저자인 장준연 박사는 "영하 200도 이하의 저온에 머물러 있던 스핀 트랜지스터의 동작 온도를 상온까지 끌어 올릴 수 있어 실용화 가능성이 한층 높아지리라 전망했다.
이 연구는 미래창조과학부 나노소재개발사업, KIST 기관고유사업, 국가과학기술연구회 창의융합연구사업으로 수행됐다.
solatido@yna.co.kr
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