전체기사

2025.05.27 (화)

  • 구름많음동두천 17.6℃
  • 맑음강릉 20.3℃
  • 구름많음서울 18.2℃
  • 맑음대전 18.5℃
  • 맑음대구 19.0℃
  • 맑음울산 20.0℃
  • 맑음광주 18.4℃
  • 맑음부산 19.1℃
  • 맑음고창 18.4℃
  • 맑음제주 21.3℃
  • 구름많음강화 15.3℃
  • 구름조금보은 17.3℃
  • 맑음금산 18.1℃
  • 맑음강진군 18.7℃
  • 구름조금경주시 20.7℃
  • 맑음거제 19.7℃
기상청 제공

지역네트워크

UNIST 박경덕 교수팀, 전자 대신 할 ‘엑시톤’ 고효율 제어 난제 풀어

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자]  UNIST 물리학과 박경덕 교수팀은 엑시톤 입자(준입자)를 손실 없이 조절할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 고효율 엑시톤을 자유자재로 조절할 기술이 나와 차세대 반도체 칩 개발이 탄력을 얻게 됐다.
 

엑시톤(exciton)은 절연체나 반도체 소재 안에 생기는 입자다. 음전하(-)인 전자와 양전하(+)인 정공이 합쳐진 형태라 전기적으로 중성이다. 이 특성 덕분에 엑시톤을 전자 대신 활용하면 더 빠르게 작동하고 발열이 없는 반도체 칩을 만들 수 있다. 칩 성능을 높이기 위해 소자를 많이 집적할수록 불필요한 전기장 간섭이 생기는데, 전기적으로 중성인 엑시톤은 소자를 집적해도 이러한 간섭이 생기지 않기 때문이다.
 

하지만 엑시톤 입자는 쉽게 소실되는 문제가 있다. 엑시톤 기반 반도체 칩을 만들기 위해서는 반도체 소재를 구부리는 기계적 변형 방식을 써야만 하는데, 이 과정에서 변형이 충분치 못하면 열과 같은 외부 요인으로 소재 내 엑시톤 입자가 사라지고 만다. 또 너무 강하게 구부리면 소재 자체가 영구적으로 손상될 수 있다. 
 

연구팀은 나노 틈새 구조를 갖는 소자(나노 갭 소자)를 만들어 이 같은 한계를 극복했다. 틈새 구조 위에 걸쳐진 얇은 2차원 반도체 소재가 틈새 사이로 말려 들어가 있는 형태다. 이 틈새의 길이가 수백 나노미터(nm, 1억분의 1m) 단위로 매우 짧아(단위 길이) 손실을 줄일 수 있다. 엑시톤 손실을 줄이기 위해서는 2차원 반도체 소재의 변형률(단위 길이 당 변형 크기)이 커야만 한다. 
 

이 상태에서 연구진이 선행 개발한 ‘능동형 탐침증가 광발광 나노현미경’의 팁으로 2차원 반도체 소재를 누르면 2차원 반도체 소재 안에 생기는 엑시톤 입자의 거동을 더 효율적으로 조절할 수 있다.
 

‘능동형 탐침증강 광발광 나노현미경’의 팁은 단면적이 10나노미터 정도로 좁기 때문에 2차원 반도체 소재에 가해지는 압력(단위면적 가해지는 힘)을 기가파스칼(GPa) 수준으로 높일 수 있다. 더 높은 압력을 가할수록 변형률이 높아진다. 나아가 탐침을 제거하면 가해졌던 기계적 변형이 원상태로 회복되는 것이 이 기술의 또 다른 장점이다.  
 

연구팀은 이 같은 조절 원리도 이론적으로 입증했다. 
 

이번 연구는 이형우·구연정 UNIST 물리학과 대학원생이 주도했다. 연구팀은 “세계 최초로 나노스케일에서 엑시톤 거동 현상을 이론과 실험을 거쳐 규명했을 뿐만 아니라 기존 엑시톤 거동 제어 연구의 한계였던 효율 문제를 해결하는 방안을 제시했다”며 “기존의 엑시톤 거동 제어 연구의 통념을 깨는 새로운 연구”라고 설명했다.
 

박경덕 교수는 “이번에 선보인 엑시톤 기반 소자는 자유자재로 제어가 가능한 동적 소자”라며 “다양한 엑시톤 기반 나노 반도체, 광통신 소자 등의 개발과 성능 향상 연구에도 쓰일 수 있을 것”이라고 기대했다. 한편, 엑시톤 입자는 초고속 광통신에도 유리다. 정전기력으로 묶여 있던 전자와 정공이 결합하면서 빛을 방출하는 특성 때문에 디지털 정보를 별도의 광신호로 바꾸는 과정이 필요 없기 때문이다. 
 

이번 연구에 사용된 나노 갭 소자는 삼성전자의 주혁 부사장 연구팀과 UNIST 물리학과 박형렬 교수팀이 제작했으며, 2차원 반도체 물질 제작에는 성균관대 에너지과학과 김기강 교수팀이 참여하였다. 
 

연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances)에 2월 4일자로 출판됐으며, 연구수행은 한국연구재단, UNIST, IBS 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기


경제

더보기
SK일렉링크, 최대주주 변경 통해 전기차 충전사업 성장 가속화
[시사뉴스 홍경의 기자] 전기차 충전 전문 기업 SK일렉링크가 최대주주 변경을 통해 새로운 성장 기반을 마련한다. SK일렉링크는 대규모 유상증자를 동반한 지분 구조 변경을 통해 최대주주가 앵커에퀴티파트너스로 바뀔 예정이라고 26일 밝혔다. 이와 관련 총 500억원 이상의 대규모 유상증자 및 지분양수∙도를 수반한 해당 지분 구조 변경 거래가 6월부터 내년 상반기까지 진행될 예정이다. 거래 종결 후에는 앵커에퀴티파트너스가 약 60% 이상의 지분을 보유하며, SK네트웍스는 20% 내외의 지분율로 주요주주 지위를 유지하게 된다. 이번 최대주주 변경은 유상증자를 통해 충전 인프라 확충 및 기술 R&D 투자 재원을 확보해 향후 EV 충전 시장 내 경쟁 우위를 더욱 공고히 하는 한편, 독립적이고 민첩한 의사결정 체계를 갖춰 사업 운영의 효율성을 높이기 위한 전략으로 해석된다. SK일렉링크는 지난 2년간 SK네트웍스를 통해 대기업 수준의 운영 체계를 구축하고 고객 신뢰 기반 마련, 브랜드 전략 수립 및 실행 등 다방면의 사업 경험과 노하우를 내재화해왔다. 앵커에퀴티파트너스는 SK일렉링크 설립 초기부터 최초투자자이자 주요 주주로서 지속적 지원을 이어왔으며, 이번 최대

사회

더보기
【지역포커스】 화성특례시, 전 세대 아우르는 선도적 AI 교육으로 주목...모든 시민이 AI 시대의 주인공으로!
[시사뉴스 화성=양용기 기자] AI 기술이 산업과 일상의 경계를 허물며 새로운 가치를 창출하는 핵심 역량으로 부상하고 있다. 이에 화성특례시는 시민이 미래를 주도할 수 있도록 전 세대를 아우르는 AI(인공지능) 교육을 적극 추진한다. 화성특례시, AI 교육에 9억 1,400만 원 집중 투자…시 자체 기획 사업으로 ‘화성 맞춤형’ AI 교육 추진 화성특례시는 올해 총 9억 1,400만 원을 투입해 시민과 공직자를 대상으로 인공지능(AI) 교육 관련 6개 사업을 본격적으로 추진한다. 전체 33개에 달하는 화성특례시의 AI 사업 중 교육 분야는 규모 면에서 두 번째로 큰 비중을 차지할 만큼 시의 AI 정책에서 핵심적인 역할을 맡고 있다. 주요사업으로는 ▲미래세대 역량 강화를 위한 ‘인공지능 시대 미래시민 양성’ ▲공직자 대상 인공지능 핵심인재 양성교육 및 생성형 AI 활용 지원 ▲사고력 중심의 AI 융합교육 운영 지원 ▲AI 활용 교육 사업 ▲어린이를 위한 ‘맘대로 A+ 놀이터’ 조성 ▲과학기술 인재양성을 위한 이공계대학 유치 사업 등이 있다. 특히, 이 가운데 교육과 관련된 4개 사업은 화성특례시가 직접 기획하고 시비로 운영하는 자체 추진 사업으로 시의 교육 기

문화

더보기
사회 문제에 대한 음악적 대화. . . 린트리오 연주회
[시사뉴스 정춘옥 기자] 한국문화예술위원회의 후원으로 린트리오의 일곱 번째 정기연주회가 오는 6월 4일 오후 7시 30분 세종문화회관 체임버홀에서 열린다. 린트리오가 주최하고 현대문화기획이 주관하는 이번 연주회 ‘Life’s Rhythms 생명의 리듬’은 ‘하모나이징 휴머니티 시리즈’ 중 두 번째 공연이다. 이 공연은 우리 사회에서 직면하고 있는 다양한 사회 문제에 대한 인식을 확대하고 매년 음악회를 통해 사회적 메시지를 전달하는 것을 목표로 한다. 음악을 통해 사회 문제에 대한 대중의 이해와 해결책을 모색하며 긍정적인 변화를 이루어내기 위한 프로젝트로, 총 3년에 걸쳐 계획돼 있다. 감동을 주는 음악의 힘을 빌려 지구 온난화, 세대 간의 갈등, 고령화와 출산율 하락으로 인한 인구 문제 등 매년 다른 측면의 사회적 이슈와 그에 대한 해결책을 주제로 신작과 재연 작품을 통해 다양한 관객과 지역 사회 모두에게 깊은 공감을 불러일으킬 예정이다. 또한 이번 공연에는 여러 매체와 방송에서 활발히 활동 중인 문화심리학자 박상미 교수를 초청해 즐겁고 재미있는 토크와 함께 관객의 흥미와 참여를 이끌어낼 예정이다. 린트리오는 바이올린 박재린(리더), 클라리넷 홍성수, 피아노

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 “대선투표 안하고 여행가겠다”는 정치무관심 층. 그들이 원하는 대통령은?
“요즘 TV뉴스는 아예 안 봅니다. 보면 신경질만 나고 스트레스받는데 그걸 왜 봅니까? 예능프로하고 스포츠 중계만 봅니다. 이번 대선투표요? 찍을 사람이 없어 투표 안 하고 아예 여행을 가려고 합니다.” 그래서 이렇게 질문을 해 보았다. “아니, 그래도 대통령을 뽑는 선거인데 대선후보 공약도 확인하고 TV토론도 보시고 관련뉴스도 챙겨보면서 누구를 찍을지를 선택하고 투표는 해야 하지 않습니까?” “처음에는 투표를 하려고 했지요. 그런데 국민의힘 후보자 단일화 과정에서 보여준 목불인견(目不忍見)의 상황, 마치 대통령이 된 듯한 야당 후보를 보면 어차피 결론이 난 게임 같아서 투표할 마음이 싹 없어지더라구요.” 청년층들에게도 “이번 대선 투표할 거냐?”고 물어보았다. “대선 투표를 언제 하는데요?” “나라만 잘 살게 해준다면 누가 대통령 되어도 상관없는데 그런 대통령 후보가 없는 것 같아서요.” 6월3일 치러지는 21대 대선 유권자 중 50대(지난해 말 기준 870만6,370명)에 이어 두 번째로 많은 60대(781만8,783명) 노년층들 사이에서 뿐만 아니라 원래 정치에 무관심한 편인 20대 청년층에서조차 이러한 대화를 나누었다는 얘기를 하도 많이 듣다 보니 6