국내 연구진이 금속성분이 없으면서도 반쪽금속성을 갖는 새로운 물질을 이론적으로 제시했다.

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