평행형(N형 기능), 반 평행형(P형 기능) 스핀 트랜지스터 동작 원리./사진제공=KIST현재 반도체 집적 회로 생산에 활용되고 있는 상보성 금속산화막 반도체(CMOS) 공정기술은 2024년을 기점으로 더 이상 발전이 힘들 것으로 예상된다. 따라서 포스트 CMOS 시대를 열기 위한 연구가 대두 되고 있다. 최근 국내 연구진이 전자의 스핀을 이용하여 CMOS를 대체할 수 있는 방법을 개발했다.
구현철 한국과학기술연구원(KIST) 스핀융합연구단 박사팀은 전자의 스핀특성을 이용하여 N형과 P형 트랜지스터 기능을 모두 수행하는 트랜지스터를 구현했다고 28일 발표했다.
연구진은 전자의 스핀이 가지고 있는 평행·반평행 성질을 이용하여 CMOS 로직 소자 동작을 구현하였으며 관련 특허를 국내외에 출원했다.
이번 연구성과는 과학저널인 ‘사이언티픽 리포트’지에 지난 21일자로 온라인 게재되었다.
그 동안 반도체가 전자의 전하만을 이용할 수 있었지만, 스핀 트랜지스터는 전하와 동시에 전자의 스핀을 이용하여 정보를 저장 또는 처리하는 신기술이다. 하지만 실제 회로에 응용하기 위해서 N형, P형 트랜지스터를 모두 구현해야 하는 여러 가지 어려움이 있었다. 연구진은 이번에 트랜지스터의 입력부와 출력부를 서로 같은 자화 방향으로 만들거나 서로 반대의 자화 방향으로 만들어 각각 N형과 P형의 기능을 모두 구현했다. 이번에 개발한 기술은 초고속, 초절전 특성으로 인해 다양한 전자기기, 특히 모바일 기기에 응용될 것으로 기대된다.
구현철 KIST 박사는 “스핀트랜지스터를 이용한 로직 소자가 개발되면 전력손실이 거의 없고 초고속으로 작동할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 연구재단 중견연구사업으로 수행됐다.
구현철 KIST박사./사진제공=KIST
박윤호 KIST박사과정생./사진제공=KIST
