원자층 '정리정돈'했더니...기능 더한 새 물질 탄생

[앵커]
반도체와 센서 성능을 높이기 위한 새로운 소재 설계법을 국내 연구진이 개발했습니다.

같은 원자인데, 쌓는 순서를 바꿨더니 원래 갖고 있던 장점에 기능을 더한 새로운 물질이 만들어진 건데, 이번 연구 성과가 세계적 학술지에 실렸습니다.

장아영 기자입니다.

[기자]
미래 전자소자로 주목받는 금속성 이리듐 산화물입니다.

일반적으로 금속은 전자가 자유롭게 움직이기 때문에 전기가 잘 통하지만, 방향성은 갖기 어렵습니다.

전류를 왼쪽에서 흘리든, 오른쪽에서 흘리든 저항이 같다는 뜻입니다.

그런데 국내 연구진이 원자의 종류와 양은 그대로 두고 배열만 달리했더니, 전류 방향에 따라 저항이 달라졌습니다.

마치 수도관 밸브처럼, 전기 회로 흐름을 결정하는 '다이오드' 같은 성질을 보인 겁니다.

[이대수 / 포항공과대학교 물리학과 교수 : 반도체를 활용해서 다이오드를 만들었을 때 전류 정류 현상과 굉장히 비슷한데요. 그와의 차이는 이 경우는 금속성에서 이 현상을 구현했기 때문에 굉장히 에너지 손실이 적은 차세대 회로 응용에 있어서 굉장히 중요한 역할을 할 것이라고….]

원리는 이온을 바꿔 넣을 수 있어 '원자 레고'로 불리는 페로브스카이트 구조에서 출발합니다.

연구진은 원자를 바꿔 끼우는 대신, 배치를 바꿨습니다.

전자적 성질을 담당하는 원자는 그대로 두고 (B자리 원자) 바깥쪽 원자의 비율을 조금씩 바꿔 쌓아서 '기울기'를 만들었습니다.

이런 식으로 '전기적 방향성을 가지는 금속' 뿐만 아니라 5.1 나노미터 두께에서도 전류 누설이 적은 '초박막 절연체', 열 감지 성능이 뛰어난 '초전 재료'도 설계했습니다.

물질의 장점은 유지하면서 새로운 기능을 더하는 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 [사이언스]에 게재됐습니다.

YTN 장아영입니다.

영상편집 : 양영운
디자인 : 정민정

YTN 장아영 (jay24@ytn.co.kr)