국내 연구진, 흑린서 '유사스핀 반도체' 발견

국내연구진이 신소재 ‘흑린’에서 새로운 종류의 반도체를 발견했다.
4일 한국연구재단과 반도체업계 등에 따르면 김근수 연세대 교수 연구팀이 흑린에서 ‘유사스핀 반도체’를 찾아냈다.

흑린은 빛을 내는 물질인 검은색 ‘인’(P)이 2차원 결합된 물질이다. 반도체적 성질을 가졌지만 공기와 쉽게 반응하는 특성상 활용이 어려웠다. 두 개의 부분 격자를 갖는 물질에만 나타나는 ‘유사스핀’ 성질을 보유한 점도 특징이다.


연구진은 흑린의 유사스핀 성질에 주목했다. 물질의 벌집구조에 특정 방향으로 주름이 생길 경우 유사스핀이 그 방향으로 정렬된다는 사실을 발견했다. 외부 전기신호로 유사스핀의 방향을 제어하는 방식으로 효율적인 정보처리가 가능하다고 설명했다.

관련 정렬현상은 고온까지 안정적이고 흑린 두께와 상관없이 동일하게 나타나 실제 반도체에 활용할 가능성이 높아졌다. 연구팀은 유사스핀 반도체의 상용화를 위한 후속 연구를 진행할 계획이다. 유사스핀 반도체를 이용해 유사스핀 거대자기저항효과 발견에 도전한다. 거대자기저항효과는 전자의 스핀 정렬방향에 따라 높은 자기저항비가 나타나는 현상으로 하드디스크 등에 활용된다.

김 교수는 “유사스핀 반도체의 발견은 유사스핀트로닉스라는 차세대 반도체 연구의 신생 분야로 이어질 것”이라고 말했다.


한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’에 게재됐다.