경희대 "2차원 바일 준금속에서의 원형 감광 기전 효과 입증"

(용인=연합뉴스) 김솔 기자 = 경희대학교는 2차원 바일 준금속에서도 원형 감광 기전 효과가 발생한다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 21일 밝혔다.

경희대 응용물리학과 고황명예교수 최석호 교수 [경희대 제공. 재판매 및 DB 금지]

바일 준금속은 내부 전자가 질량이 거의 없는 상태에서처럼 빠르게 이동하며 저기장의 세기와 방향에 극도로 민감하게 반응하는 금속이다.

이러한 특성으로 바일 준금속은 정밀 자기장 센서, 고속 전자소자, 나노소자 등 다양한 분야에서 그래핀을 이을 차세대 신소재로 주목받고 있다.

또 바일 준금속의 여러 특성을 토대로 양자소자의 핵심 원리를 구현할 수 있다는 기대가 이어지면서 관련 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

최석호 응용물리학과 고황 명예교수 연구팀은 바일 준금속의 대표적인 양자 특성인 '원형 감광 기전 효과'(Circular Photogalvanic Effect, CPGE)에 주목해 차세대 양자소자 기술의 핵심 원리를 규명하고자 했다.

지금까지 이 효과는 3차원 바일 준금속에서만 확인됐는데, 연구팀은 10㎚ 이하의 얇은 위상 준금속 박막을 제작해 2차원 바일 준금속을 구현한 뒤 같은 효과가 나타나는지 실험했다.

연구팀은 2차원 바일 준금속에 회전하는 빛을 비춘 결과 빛의 방향에 따라 전류의 흐름이 달라지는 원형 감광 기전 효과가 나타났다고 전했다.

최 교수는 "부피가 크고 두꺼운 3차원 구조는 소형화와 집적화에 한계가 있지만, 2차원 구조는 얇고 유연해 소형 소자개발에 훨씬 적합하다"며 "이번 연구 결과를 활용하면 양자정보처리 소자, 스핀 기반 광전 소자 등 양자소자 기술의 핵심 원리 구현에 도움이 될 것"이라고 말했다.

연구팀은 이번 연구 결과가 향후 고성능 에너지 변환 장치와 광전자 소자 개발에 더불어, 양자컴퓨팅과 같은 미래 핵심 기술의 실현을 앞당기는 데에도 기여할 것이라며 의의를 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업의 지원을 받아 최 교수 및 김성 교수, 장찬욱 박사, 정태진 박사과정생, 울산대·호주국립대·호주 울릉공대가 함께 진행했다.

연구 성과는 국제 학술지 '머터리얼스 투데이 피직스'(Materials Today Physics) 최신호에 게재됐다.

sol@yna.co.kr

▶제보는 카톡 okjebo