‘강자성 코발트실리콘 나노선’ 개발
연구팀에서는 원래 자성을 띠지 않는 코발트실리콘(CoSi)도 극미세 나노선으로 만들면 강한 자성을 띨 수 있는 것을 세계 최초로 규명하였다. 이는 다른 관련 물질도 극미세 나노 수준에서는 기존의 특성과는 다른 자성 특성을 보일 수 있음을 의미하는 것으로서, 새로운 강자성체 개발 및 나노구조 연구에 획기적인 영향을 끼칠 중요한 발견으로 보인다.
연구팀은 실리콘 기판과 할로겐화 코발트 화합물을 반응시켜 기존의 방법에 비해 매우 간단한 합성 공정으로 코발트실리콘(CoSi) 나노선을 합성하였으며, 이 방법을 응용하여 각종의 새로운 금속실리콘 화합물로 이루어진 극미세 나노선들을 합성하여 이들의 독특한 성질을 확인하였다.
이번에 개발된 기술은 스핀트로닉스(자성전자소자)를 활용한 차세대 메모리 및 자성소자 개발에 응용될 수 있으며, 특히 이 기술을 한 단계 더 발전시켜 나노선이 기판에 수직으로 촘촘히 배열되도록 합성할 수 있다면 3차원 메모리 소자의 개발이 가능해져서 메모리 용량을 획기적으로 증대할 수 있기 때문에 더욱 중요한 기술이라고 할 수 있다. 이러한 물질을 활용한 차세대 메모리의 개발에 성공할 경우 수천억 달러 규모의 세계 메모리 관련 시장에서 선도적 위치를 확보할 것으로 기대된다.
이 연구결과는 나노기술분야 세계 최고의 권위지인 미국화학회의 「나노 레터스(Nano Letters)」2007년 4월 13일 온라인 판에 게재되었다.
1. 자성반도체
자성반도체란 자성체이면서 반도체인 물질을 말한다.
이런 물질은 나노자성소자의 핵심물질인데, 이러한 소자는 전자가 가지는 두 가지 중요한 성질인 전하와 스핀을 전기장 및 자기장을 사용하여 동시에 혹은 각각 제어할 수 있다. 이것은 완전히 새로운 개념의 소자이며, 이러한 기술을 연구하는 학문을 스핀트로닉스라 부른다.
자성반도체를 만드는 방법은 반도체에 자성물질을 도핑하는 방법과 본 연구팀이 개발한 방법처럼 본래 반도체이면서 자성을 가진 물질을 합성하는 두 가지의 접근방법이 있다. 후자가 완전한 결정을 만들기가 쉬우므로 더 경쟁력이 있다.
2. 스핀트로닉스 (Spintronics)
이는 (Spin + Electronics)의 복합어로 자성 전자소자 (magnetic electronics)라고 한다. 자성소자의 개념을 기존의 반도체에 적용시켜 반도체 내에서 스핀이 방향을 유지하는 시간이 훨씬 긴 것을 이용한 자성체/반도체라는 새로운 결합소자를 구현하여 스핀에 따라 전류가 변화하는 현상을 보는 것이고, 이를 실현하기 위하여 자성반도체에 최근 개발의 관심이 집중되고 있다.
3. 스핀 (Spin)
트랜지스터, DRAM 등과 같이 반도체를 기반으로 한 현재의 전자소자 기술은 반도체 내의 전하(음전기를 띤 전자와 양전기를 가진 정공)를 전기장을 사용하여 컨트롤하고 있다. 그러나 전자는 전하뿐 아니라, 동시에 양자역학적 특성인 스핀이라는 독특한 성질을 가지고 있으며, 이 스핀은 자기장을 사용하여 제어하여 왔다. 이러한 스핀은 전자회로를 꾸밀 때 전자의 흐름을 기초로 하는 기존 소자보다 월등히 우수한 작동속도, 비휘발성, 확장성 등의 우수한 물리적 성능이 있다. 특히 스핀은 up과 down의 두 방향을 가지므로단 하나의 전자가 하나의 트랜지스터 역할을 수행할 수 있는 신기한 특성이 있으며, 기존의 전자소자와 융합이 가능 하다는 장점도 지니고 있다.
4. 나노 레터스 (Nano Letters)
미국화학회(American Chemical Society)에서 발행하는 나노기술과 관련된 가장 최근의 획기적인 결과만을 발표하는 논문집이다. ISI(Institute of Scientific Information)에서 매년 각 저널의 영향지수(Impact Factor)를 발표하는데, 나노 레터스는 나노기술 관련 저널 중 가장 높은 영향지수(9.85)를 보여주며 광범위한 응용가능성을 갖는 나노 기술과 관련된 연구결과들이 본 저널을 통해 발표되고 있다.
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과학기술부 기초연구국 원천기술개발과 02) 509-7750/3
