세계 최초 스커미온 트랜지스터 개발

표준과학연구원, 상온서 작동하게 만들어 스핀트로닉스 기술 혁명의 단서가 될 것

스커미온 트랜지스터를 통한 스커미온의 전기적 제어를 표현한 이미지. 표준과학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국표준과학연구원(KRISS)이 양자스핀팀이 세계 최초로 상온에서 스커미온을 제어하는 트랜지스터를 개발했다. 소용돌이 모양으로 배열된 스핀 구조체 '스커미온'은 실리콘 반도체를 사용한 D램 집적도의 1000배에 달하며, 사용하는 전력도 100분의 1만으로 데이터를 처리할 수 있다. 전자제품의 기본단위인 트랜지스터를 스커미온으로 만들어내 향후 차세대 반도체 및 양자기술에 활용될 것으로 보인다.

양승모 박사는 1일 "트랜지스터가 20세기 디지털 혁명을 견인했다면, 스커미온 트랜지스터는 21세기 스핀트로닉스 기술 혁명의 단서가 될 것"이라고 말했다.

연구진이 개발한 스커미온 트랜지스터는 자성체에서 나오는 스커미온의 이동을 전기적으로 제어하는 독자 기술을 바탕으로 해 일반 트랜지스터가 전류를 제어하듯이 스커미온을 흐르거나 멈추게 할 수 있다.

연구진은 산화알루미늄 절연체 내부의 수소를 활용해 자기이방성을 균일하게 제어하는 핵심기술을 개발, 이론상으로만 존재했던 스커미온 트랜지스터 소자를 세계 최초로 만들어냈다.

이는 2021년 표준과학연구원에서 개발한 스커미온의 생성·삭제·이동 기술에 이어 스커미온 소자 개발을 위한 또 다른 핵심 기반기술이다. 스커미온 트랜지스터는 기존 전자소자에 비해 소비전력·안정성·속도 측면에서 대폭 유리한 뉴로모픽 소자, 로직 소자 등 스커미온 기반 소자들의 개발을 앞당길 전망이다.

황찬용 양자기술연구소장은 "국내 대기업에서도 기존 실리콘 반도체의 한계 극복을 위해 스핀트로닉스를 이용한 차세대 반도체에 눈을 돌리고 있다"고 설명했다. 그러면서 "앞으로도 스커미온 관련 기반기술을 추가로 개발해, 차세대 반도체 소자 및 양자기술에 응용할 수 있는 수준으로 발전시킬 예정"이라고 말했다.

한편, 연구진은 이번 연구결과를 세계적 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자