국내 연구팀이 차세대 고집적 전자소자 개발에 중요한 단초를 제공할 분자전자소자의 전하흐름을 제어하는 데 성공했다.
광주과학기술원(GIST·원장 선우중호) 신소재공학과 이탁희 교수팀(왕건욱 박사과정)은 최근 금속막을 코팅한 가느다란 탐침에 아주 미세한 힘을 가해 전도성 원자힘현미경으로 금속 위에 정렬시켜놓은 분자의 휘어지는 정도에 따라 전하의 흐르는 현상도 바뀐다는 것을 규명해냈다.
이 연구결과는 기존의 반도체 집적한계를 극복할 수 있는 차세대 고집적 전자소자에 실질적으로 적용할 수 있을 것으로 평가받고 있다.
이 교수팀은 아주 작은 영역내의 전기적 특성을 측정할 수 있는 전도성 원자힘현미경을 사용해 분자를 구부리는 방법으로 전기가 통하기 어려운 물체인 절연체를 통과하는 전자가 느끼는 분자의 터널링 장벽을 효과적으로 낮췄다. 이어 같은 전압에서 전하흐름이 다이렉트 터널링에서 전계방출을 통한 전하흐름으로 변하게 된다는 사실을 확인했다. 또 길이가 서로 다른 분자소재에서도 탐침이 누르는 힘에 따른 분자 휨 정도, 그에 따른 전하흐름이 달라지는 것도 성공적으로 관찰했다.
이 교수팀에 따르면 현재 세계 각국의 연구 그룹에서는 노트북 크기의 슈퍼컴퓨터와 초소형 손목 컴퓨터, 극소 로봇컴퓨터 등의 개발을 목적으로 복잡한 전자회로·중앙처리장치(CPU)·메모리 등 컴퓨터에 사용되는 부품을 동전만한 크기 안에 집적화하기 위해 1개의 분자 또는 분자덩어리를 전기소자로 이용하는 분자소자 개발에 박차를 가하고 있다. 하지만 분자들 사이의 전자흐름에 대한 근본적인 이해와 규명은 아직까지 명확히 정립되지 않고 있는 상황이다.
연구 결과는 세계적으로 저명한 미국화학회지(JACS) 온라인판 최근호에 기사논문으로 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.co.kr
