KAIST 졸업생 공수현 박사, 사이언스 지에 논문 게재

반도체 내부의 스핀을 제어하는 기술

금속 나노막대와 2차원 반도체 결합 구조

공수현 박사

KAIST 물리학과 졸업생인 공수현 박사가 빛의 방향을 이용해 반도체 내부의 스핀을 제어하는 기술을 개발했다.

공수현 박사는 현재 네덜란드 델프트 공과대학교에서 박사 후 연구원으로 재직 중이다. 공 박사의 연구 성과는 세계적인 학술지 사이언스(Science) 26일 자에 게재됐다.

반도체 내부의 전자는 스핀이라는 양자 상태를 갖게 되는데, 이 상태를 이용하면 더욱 많은 정보를 처리할 수 있는 차세대 전자소자를 개발할 수 있다. 하지만 기존의 반도체 스핀 소자는 상온에서 스핀 정보를 유지하기 어렵다는 한계가 있다. 공 박사는 반도체의 스핀 상태와 빛의 방향이 일대일로 연결된 소자를 개발했다. 반도체 속 스핀 회전이 반대방향이 되면 빛의 방향도 반대방향으로 진행하기 때문에 빛의 방향만으로 반도체 스핀 정보를 제어할 수 있게 된다.

연구팀은 실험적인 구현을 위해 2차원 반도체 물질인 이황화텅스텐 박막을 이용했고, 2차원 반도체 스핀 정보가 90% 이상의 효율로 빛의 방향정보로 전환되는 것을 증명했다.

공수현 박사는 “이번 연구결과는 상온에서 자기장 없이도 반도체의 스핀을 조절할 수 있는 방법이기 때문에 향후 스핀 관련 연구 및 소자에 활용할 수 있다. 궁극적으로 양자화 된 빛인 광자를 이용해 반도체의 단일 스핀을 조절해 양자컴퓨팅 개발에 응용하는 것이 목표”라고 말했다.
이해미 기자