현미경으로 전자 분포 검증 성공…"계면 전자특성 분석에 활용"
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 오상호 성균관대 교수와 송 경 재료연구소 박사 연구팀이 2차원 전자가스를 현미경으로 관찰하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.
전자량을 정밀하게 제어해 원하는 위치에 형성하거나 빠르게 움직이는 기술은 반도체 메모리 소자 성능과 밀접하게 연관돼 있다.
전자를 효과적으로 조절하려면 이론적으로 예측된 전자 분포를 시각적으로 검증·분석할 수 있는 고분해능 현미경 관찰법이 필요하다.
연구팀은 민감도가 높은 인라인 전자홀로그래피를 이용해 두 종류의 산화물(LaAlO3/SrTiO3) 사이에 형성된 2차원 전자가스를 시각적으로 살피는 요령을 개발했다.
2차원 전자가스는 두 재료의 경계면에 형성된 전도성 전자 무리를 일컫는다.
전자현미경으로 관찰하기에는 신호가 약하다. 여러 변수 영향도 고려해야 한다.
연구팀은 모든 가변적 요인을 정확히 보정해 2차원 전자가스 고유 특성을 분석했다.
이를 바탕으로 결정 방위(원자가 결합한 각도와 방향)에 따라 2차원 전자가스 분포와 밀도가 미세하게 변하는 것을 확인했다.
관측 방향에 따라 전자 에너지 준위가 변하기 때문에 나타나는 양자 현상이라고 연구팀은 설명했다.
오상호 교수는 "다양한 양자 현상에 기인하는 전자 분포와 밀도 변화를 최초로 직접 관찰해 낸 것"이라며 "물리 이론으로 설명하는 표면·계면 전자 특성을 분석하는 데 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재 디스커버리 사업과 기초연구사업(중견연구), 미국 공군 아시아오피스(AOARD) 등의 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology) 3월호에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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