DGIST, 고효율 차세대 반도체 기술 선도할 밸리트로닉스 핵심 이론 발견

DGIST 연구팀이 차세대 반도체 기술 가운데 하나인 '밸리트로닉스' 기술을 확장할 수 있는 이론을 발견했다. 기존 데이터 처리속도를 뛰어넘는 밸리트로닉스 기술 개발을 앞당길 것으로 기대된다.

DGIST신물질과학전공 이재동 교수(왼쪽)와 제1저자 김영재 석박사통합과정 학생

DGIST(총장 국양)는 이재동 신물질과학전공 교수 연구팀이 차세대 반도체 성능에 기여할 밸리 도메인 형성과 특이 전류 구현 및 제어 메커니즘을 발견했다고 17일 밝혔다.

밸리는 전자 파동에 의해 발생하는 진동에너지 꼭짓점 영역이며 밸리 스핀으로 불린다. 밸리들을 결정하는 양자수를 이용해 정보를 저장하고 활용하는 방식이 밸리트로닉스이다. 하지만 밸리는 안정성과 충분한 양적 확보가 어려워 활용이 쉽지 않다.

이차원 단층 물질인 이황화몰리브덴에서 밸리 도메인의 형성과 그에 따른 전류신호 제어에 관한 모식도

연구팀은 차세대 반도체 소재로 각광받는 이차원 단층물질인 이황화몰리브덴에서 밸리 도메인 형성을 발견, 밸리 스핀 안정성 문제를 해결했다. 밸리 도메인은 물질 내부 전자들이 같은 밸리 운동량을 가진 영역을 말한다.

이차원 단층 물질에서 구현된 밸리 도메인이 나노구조에서 스핀을 대신할 정보저장매개로서 활용될 수 있음을 규명했다. 또 밸리 도메인 크기를 제어해 특이가로전류를 발생시킬 수 있다는 사실도 확인했다. 특이가로전류는 밸리 도메인 움직임에 따라 항상 한 방향으로만 흐르는 전류다.

이재동 교수는 “밸리 자성과 전기신호제어라는 두 현상을 단층 단결정 물질에서 동시에 활용할 수 있는 밸리트로닉스 핵심이론을 발견했다”면서 “밸리트로닉스 연구가 고차원적으로 응용이 가능해 저전력, 초고속 정보저장성 플랫폼 발전을 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com

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