[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 획기적 반도체 소자 설계를 위한 2차원 공진기를 개발했다.
한국과학기술원(KAIST) 응집상 양자 결맞음 센터는 KAIST 최형순 교수가 부산대, 전북대와 2차원 전자의 파동성을 이용한 공진기를 개발하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.
빛은 파동이면서도 다양한 매질 내에서 장거리 이동이 가능하다. 따라서 빛은 마주보는 거울 사이에 가둬두라도 소실되지 않고 여러 차례 왕복이 가능해 광공진기 개발에 용이하고 실제로 다양한 광학소자들이 이미 폭넓게 개발돼 활용되고 있다.
반면 물질 내부 전자는 매질 내에서 쉽게 산란돼 빛의 파동성을 유효하게 활용하는 기술이나 소자 개발이 쉽지 않다. 이런 한계를 극복하고 전자를 이용해 광학 기술을 모사하는 것을 '전자광학'이라고 한다.
연구팀은 반도체 나노소자 공정을 통해 전자의 파동을 반사할 수 있는 곡면거울을 제작하고 광공진기의 구조를 2차원 전자에 적용해 물질 파동 또한 빛과 동일한 방법으로 가둬둘 수 있다는 사실을 밝혀냈다.
연구팀이 극저온으로 냉각한 반도체 위에 전극을 입히고 강한 음전압을 걸어주자 전자가 전극이 있는 영역으로 진입하지 못해 전자가 반사됐다.
이 원리를 적용해 두 개의 마주 보는 곡면거울로 이뤄진 공진기 구조를 만들고 그 내부에 전자 파동을 주입해 그 전도도를 측정함으로써 실제로 전자가 공명하는 특성이 관측했다. 이를 통해 양자역학적 특성을 갖는 물질 파동 또한 빛과 동일한 방법으로 가둬둘 수 있다는 사실을 밝혀낸 것이다.
최형순 교수는 “이 기술은 2차원 전자계의 전자광학 발전에 새로운 가능성을 제시하는 원천기술로써 향후 다양한 양자기술 분야에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
