한국교통대 학부생, 반도체 자성체 연구로 세계 최상위 학술지 게재

3·4학년생 제1저자로 'Advanced Functional Materials' 논문 발표
차세대 반도체 설계 원리 제시, 미국 로렌스버클리연구소와 공동 연구

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왼쪽부터 이지은, 구진원 학생, 한희성 교수.

ⓒ 교통대

［충북일보］ 한국교통대학교 학부생들이 반도체 자성체 분야에서 세계적 연구 성과를 올렸다.

한국교통대학교는 반도체신소재공학과 이지은(4년)·구진원(3년) 학생이 제1저자로 참여한 연구 논문이 재료과학 분야 국제 저명 학술지 'Advanced Functional Materials(상위 4.5%, 영향력지수 19)'에 게재됐다고 9일 밝혔다.

이번 연구는 2차원 반데르발스(van der Waals; vdW) 자성체 기반의 이종 구조에서 자성 도메인 형성의 원인을 규명했다.

초미세 표면 구조가 자성체의 동작 원리에 미치는 영향을 실험적으로 증명한 것이 핵심이다.

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국제 저명 학술지에 게재된 반도체 자성체 연구 성과 사진.

ⓒ 교통대

두 학생은 자성 물질인 Fe₃GaTe₂와 바나듐이 도핑된 WSe₂를 얇은 두께로 분리해 2차원 자성 이종 구조를 제작했다.

표면의 미세한 계단형 단차 구조(테라스)를 원자힘현미경(AFM)으로 관측한 후, 미국 로렌스버클리국립연구소(LBNL)의 방사광가속기를 활용한 정밀 분석을 통해 표면 테라스 구조가 자성 도메인의 최초 N극과 S극이 형성되는 지점을 결정한다는 사실을 밝혀냈다.

이 연구는 단순한 자성체 특성 규명을 넘어 자성 메모리 및 뉴로모픽 소자 등 차세대 반도체 기술의 설계 원리 제시에 기여할 수 있는 응용 가능성을 제시했다.

이지은 학생은 "자성체 표면의 미세한 구조가 도메인의 시작점을 결정한다는 이번 결과는 차세대 정보소자 설계에 있어 중요한 단서를 제공한다"고 말했다.

구진원 학생은 "해당 결과는 2차원 자성체 기반 스핀트로닉스 소자의 동작 원리를 개선하는 데 활용될 수 있을 것"이라고 전했다.

지도교수인 반도체신소재공학과 한희성 교수는 "학부생들이 자성소재의 핵심 원리를 실제 실험과 고해상도 X-선 분석을 통해 도출한 것은 매우 의미 있는 성과"라며 "이번에 확보한 기술과 노하우는 향후 오창 방사광가속기의 활용 연구에도 즉시 접목될 수 있을 것"이라고 평가했다.

연구는 한국교통대 반도체신소재공학과 자성소재연구실(Magnetic Materials Laboratory)이 주도했으며, UC 버클리 Z. Q. Qiu 교수, 이지은 박사, LBNL 임미영 박사 및 Weilun Chao 박사, UNIST 이기석 교수 등과의 국제 공동연구를 통해 수행됐다.

연구는 한국연구재단의 우수신진연구사업, 신진연구자 인프라지원사업, 글로벌 기초연구실 사업의 지원을 받아 진행됐다.

충주 / 윤호노기자