이지은 아주대 교수팀 ‘차세대 반도체 소재 전기적 제어 방법’ 개발
이지은 아주대 교수팀 ‘차세대 반도체 소재 전기적 제어 방법’ 개발
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▲ 이지은 물리학과·대학원 에너지시스템학과 아주대 교수 (제공: 아주대학교)


[천지일보=배성주 기자] 아주대학교는 이지은 물리학과·대학원 에너지시스템학과 교수가 참여한 연구팀이 차세대 소재로 주목받고 있는 이황화 몰리브덴 반도체를 자체 제어할 방법을 국내에서 처음으로 발견했다고 18일 밝혔다.

이황화 몰리브덴은 원자 두께의 얇은 박막으로 존재할 수 있는 물질로 반도체의 특성이 있어 최근 산업계의 주목을 받아왔으며, 작은 원자가 세 겹으로 배열돼 있어 2차원으로 존재할 수 있는 가장 얇은 반도체로 알려져 있다.

이 교수 연구팀은 이황화 몰리브덴을 재료로 쓴 소자에서 물성을 자체적으로 제어할 방법을 발견해 냈다. 원자가 주기적으로 배열된 결정 속을 움직이는 전자는 이동 방향에 따라 에너지 분포를 달리하며 밸리라는 자유도를 가지는데, 밸리 자유도를 제어함으로써 자성을 유도할 수 있음을 규명한 것이다.
 

▲ 왼쪽은 2차원 반도체 이황화 몰리브덴의 결정구조이며, 오른쪽은 전자가 2차원 반도체 안에서 움직일 때(파란색 화살표) 결정구조에 의해 생성되는 수직 방향의 자성(초록색 화살표)을 보여준다. (제공: 아주대학교)


이 교수는 “빛이나 자기장을 쓰지 않고 전기적으로 2차원 반도체의 자성을 유도하는 방법을 규명해 기존의 전자소자에 접목하기가 쉬워졌다는 데 의의가 있다”며 “이번 연구를 통해 전자의 밸리 현상에 대한 이해가 보다 넓어졌다. 전자의 밸리 자유도를 전자공학 기술에 접목한 새로운 분야, 밸리트로닉스가 현실화될 가능성이 더욱 커졌다”고 말했다.

밸리트로닉스(valleytronics)는 밸리 전자소자를 이용한 차세대 기술을 의미한다. 이 차세대 기술이 현실화되면 기존 전자공학 기술의 한계를 뛰어넘는 신개념 정보 저장 장치의 탄생이 가능해질 전망이다. 정보 저장 장치의 집적도와 계산 속도는 높이면서 그 크기는 더 작아지게 된다.

해당 내용은 지난 10일 재료 분야 세계적 권위지인 ‘네이처 메터리얼스(Nature Materials)’ 온라인에 ‘단일층 이황화 몰리브덴의 밸리 자기전기(Valley Magnetoelectricity in Single-Layer MoS2)’라는 제목으로 게재됐다.

이 교수는 제1저자로 논문에 참여했고 미국 펜실베니아주립대학의 킨파이막(Kin Fai Mak), 지에샨(Jie Shan) 교수팀이 참여했다.


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