빛 방향 이용해 반도체 내부 스핀 제어하는 기술 개발

한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 졸업생 공수현(32·여) 박사 소속 연구팀이 빛 방향을 이용해 반도체 내부의 스핀을 제어하는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

연구 성과를 담은 논문은 이날 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 실렸다.

2009년 성균관대 물리학과를 졸업하고 KAIST 대학원에 입학한 공 박사는 조용훈 교수 지도를 받으며 2015년 박사 학위를 받았다.

현재는 네덜란드 델프트 공대 카블리 나노과학연구소에서 박사 후 연구원으로 일하고 있다.

반도체 내부의 전자는 스핀이라는 양자 상태를 가진다.

이 상태를 잘 이용하면 더 많은 정보를 처리할 수 있는 차세대 전자소자를 개발할 수 있다고 학계에선 본다.

공 박사는 반도체 스핀 상태와 빛의 방향이 일대일로 연결된 소자를 만들었다.

반도체 속 스핀 회전이 반대방향이 되면 빛 방향도 반대방향으로 진행하는 원리다.

이를 기반으로 하면 빛 방향만으로도 반도체 스핀 정보를 제어할 수 있게 된다.

특히 광학 스핀은 같은 방향으로 회전하는 반도체 속 스핀과 상호작용할 수 있다.

광학 스핀은 편광(빛) 방향이 시간에 따라 회전하는 상태를 뜻한다.

편광은 시계 또는 반시계방향으로 회전할 수 있는데, 이는 빛 진행방향에 따라 결정된다.

연구팀은 2차원 반도체 물질인 이황화 텅스텐 박막 실험을 통해 이를 구현했다.

2차원 반도체 스핀 정보가 90％ 이상의 효율로 빛 방향 정보로 전환하는 것을 증명했다고 KAIST 측은 설명했다.

공 박사는 "이번 연구결과는 상온에서 자기장 없이도 반도체 스핀을 조절할 수 있다는 것을 규명한 것"이라며 "궁극적으로는 반도체 단일 스핀 조절 기술을 양자컴퓨팅 개발에 응용하는 게 목표"라고 말했다.

(연합뉴스)