DGIST는 신물질과학전공 이재동 교수 연구팀이 빛의 파동성을 이용한 극고속 페타헤르츠 전자소자의 양자역학적 원천 개념을 세계 최초로 학계에 제안했다고 5일 밝혔다.
부도체에 고강도 레이저 펄스를 가할 때 흐르는 전류는 빛의 파동성에 의해 페타헤르츠 시간 스케일의 전기장 진동을 그대로 따라간다.
이는 기존 기가헤르츠 반도체전자공학보다 100만배 정도 빠르다고 알려졌다.
하지만 극고속으로 움직이는 부도체 내 페타헤르츠 전류를 정보 전달과 신호 처리에 활용할 수 있는 소자로 개발하는 연구는 지금까지 진행되지 않았다.
연구팀은 반도체전자공학에서 P형 반도체와 N형 반도체를 결합한 소자와 비슷한개념의 LHM 부도체(Low-Hole-Mass, 홀의 질량이 전자의 질량보다 가벼운 부도체)와 LEM 부도체(Low-Electron-Mass, 전자의 질량이 홀의 질량보다 가벼운 부도체)를 이종접합한 구조체로 이뤄진 새로운 개념의 전자소자를 제안했다.
LHM-LEM 전자소자가 빛의 파동성에 의한 페타헤르츠 전류를 이용해 정보 전달과신호 처리를 하는 것이 가능해져 극고속 페타헤르츠 전자공학을 여는 양자역학적 원천 개념을 창안할 수 있었다.
이 교수는 “이번 연구는 기존 반도체전자공학보다 100만배 이상 빠른 극고속 페타헤르츠 부도체전자공학을 가능하게 하는 최초의 원천 연구다”며 “컴퓨터, 휴대전화, 디스플레이 등 IT 기기 성능을 획기적으로 향상시킬 단초를 제공할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구 결과는 미국 물리학회가 발행하는 물리학 분야 세계 최고의 권위지 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters) 3일자 온라인판에 실렸다.
대구=문종규 기자 mjk206@segye.com