KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 장차운, 최준우, 류혜진 박사팀이 박세영 IBS 강상관계물질연구단과 공동으로 차세대 반도체 '스핀트로닉스' 소재로 주목받고 있는 반데르발스 자성체 'FGT'의 자성특성을 제어하는데 성공했다고 19일 밝혔다. 

반데르발스 물질이란 약한 층간 결합으로 이뤄진 층상구조 물질이다. 2차원 물질인 그래핀을 포함해 이황화올리브덴 등 다양한 물질이 구조를 이루고있는데, 여러 조합을 통해 기존에 없던 새로운 소재를 구현할 수 있어 전도성, 반도체성, 금속성, 절연성 등의 다양한 성질의 2차원 물질이 연구돼 왔다.

2017년 새로운 2차원 반데르발스 자성체들이 발견되며 전 세계적으로 연구에 속도가 붙었다. 하지만 자기장의 세기나 전이온도 등 자성 특성이 소자 응용에 적합하지 못하다는 한계가 있었다.

공동연구진은 실험을 통해 전자의 개수를 조절하며 자성체를 관찰해 FGT의 특성 변화를 확인했다. 특성변화 원인으로 제어한 전자의 개수가 자성체 내부에서 자화 방향에 따라 에너지가 바뀌는 현상때문이라는 사실도 밝혔다.

연구진에 따르면 이번 성과는 향후 다양한 2차원 자성체의 자성 특성을 효과적으로 제어할 수 있는 가능성을 제시할 수 있다. 특히 원자 한 층 두께에 자성을 구현할 수 있는 반데르발스 물질의 특성 제어 가능성이 높아진다면, 실리콘보다 100배 이상 빠르게 전자를 이동시키는 스핀트로닉스 소자의 개발도 한층 빨라지게 될 것으로 전망된다.

류혜진 박사는 "향후 반데르발스 자성물질과 다른 반데르발스 물질들의 이종 접합구조를 이용해, 보다 다양한 특성의 반도체 신소재 개발이 가능해질 것"이라고 기대했다.

연구결과는 나노레터스 최신호에 게재됐다.