고성능 전자소자 `절반 금속` 나노선 개발

한 물질이 금속과 비금속의 특성을 함께 나타내 기존 반도체 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 `절반 금속성(half-metallic)`의 나노선이 개발됐다.

19일 교육과학기술부에 따르면 KAIST 화학과 김봉수 교수팀은 `절반 금속성`을 갖는 규화철 나노선을 최초로 합성함으로써 차세대 스핀전자공학에 필수적인, 이른바 `스핀 주입(spin injection)` 물질 개발에 성공했다.

스핀 주입이란 외부의 전기장이나 자기장에 의해 물질 내 전자의 자기적 특성, 즉 스핀을 조절하는 것을 말한다.

김 교수팀은 기존에 개발한 규화철 나노선에 산소기체를 도입한 열확산법을 이용해 `절반 금속` 강자성 규화철 나노선으로 완벽하게 변환시켰다.

이번에 개발된 규화철 나노선은 한 방향 스핀을 갖는 전자에는 전도성 금속으로 작용하고 그 반대방향 스핀을 갖는 전자에는 절연체로 작용하는 특징을 갖는다. 특히 이런 기능은 정보신호로 변환이 가능하기 때문에 이 나노선으로 고성능 · 고집적 · 저전력 특성을 갖는 전자소자를 만들면 현재 실리콘 반도체의 한계를 극복할 수 있다.

또 이번 강자성 규화철 나노선 개발로 양자 메모리 처리와 고주파 전자통신 소자 등 다양한 나노 소자 개발에 기술적 전기가 마련됐다고 연구팀은 의미를 부여했다.

김유경기자 yukyung@etnews.co.kr