홍지상 부경대 물리학과 교수와 아쿰 하쉬미 박사과정 연구원 등으로 구성된 연구팀은 최근 금속원소가 없지만 반쪽금속성을 띠는 것으로 알려진 카본나이트라이드에 보론나이트라이드를 혼합해 반쪽금속성을 띠는 가장 안정된 구조를 계산해냈다.
반쪽금속성 물질은 한 가지 스핀의 전류만 만들기 때문에 소자구동을 위해 전류를 주입할 때 계면구조에 크게 영향을 받지 않아 전이금속보다 효율이 높은 것이 특징이다. 이 때문에 그동안 기존 전이금속을 이용한 전기소자가 갖는 전류주입의 기술적 한계를 극복할 반쪽금속성 물질을 찾으려는 연구가 활발히 전개돼왔다.
특히 카본나이트라이드와 보론나이트라이드처럼 가벼운 물질에서 자기장 등 외부요인 없이 반쪽금속성이 구현되는 경우는 거의 드물어 향후 이를 이용한 후속연구가 활발해질 것으로 기대된다.
이뿐만 아니라 이 물질의 자기저항 특성을 활용하면 메모리 소자로도 가능할 것이라는 게 연구팀의 설명이다.
홍 교수는 "가벼울수록 스핀이완시간(전자가 원래의 스핀상태를 잃는 데 걸리는 시간)이 길어져 스핀정보를 더 오래 유지할 수 있고 결과적으로 스핀소자의 정보 안정성을 높이는 데 도움이 된다"며 "연구팀이 이번에 제시한 물질은 기존 전이금속보다 가벼운 물질이어서 특히 의미가 있다"고 말했다. /임지훈기자
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