[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 차세대 자성 반도체 물질을 발견했다. 세계 최초다.
기초과학연구원(IBS)은 원자제어저차원전자계연구단과 강상관계물질연구단이 자성을 띠는 반도체 물질에서 초거대 각자기저항 현상을 발견했다고 25일 밝혔다.
이번 연구는 이전까지 보고된 대부분의 위상자성체가 금속 물질임을 착안해 반대로 반도체 특성을 가지는 위상자성체 후보 물질을 찾는데 계속 집중해왔다.
그 결과 자성반도체 망간 실리콘 텔루라이드 화합물(이하, Mn3Si2Te6)의 스핀방향을 외부자기장을 이용해 회전시키면 전류가 흐르지 않는 부도체상태와 전류가 흐르는 금속상태로 쉽게 조절된다는 것을 전도 및 광학 특성 측정을 통해 발견했다.
외부 잡음이나 불순물에 강한 특성이 있는 Mn3Si2Te6 자성체는 기존의 반도체처럼 전기장으로 전류의 흐름을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 자기장 또는 스핀 방향으로 전류 흐름을 효과적으로 조절할 수 있다.
이번 연구에는 원자제어저차원전자계연구단 김준성 학연연구위원(POSTECH 물리학과 교수)과 강상관계물질연구단 양범정 연구위원(서울대 물리천문학부 교수)을 비롯해 한국원자력연구원 김규 박사, 연세대 물리학과 김재훈 교수 등 많은 연구원이 참여했다.
김준성 연구위원은 “2018년 위상학적 전자상태를 갖는 자성 금속을 발견한 데 이어 같은 원리를 자성 반도체에 적용해 얻어낸 성과”라며 “국내 공동 연구진이 자성 위상물질 분야에서 선도적인 역할을 하고 있음을 보여주는 사례”라고 말했다.
한편 이번 연구는 최고 권위의 학술지 네이처(Nature, IF 49.962)에 이날 온라인 게재됐다.
