'나노급 광전자소자' 개발 길 열었다

빛의 속도를 이용한 광소자 개발의 난제였던 '광전자소자의 나노급 크기의 구현' 문제를 해결할 수 있는 연구성과가 발표돼 관심이 집중되고 있다.

포항공과대학(포스텍) 신소재공학과 조문호 교수와 美 하버드대 박홍근 교수로 구성된 공동 연구팀은 '근접장 영역에서 집적화된 단일 표면플라스몬-반도체 나노와이어 광전자소자'에 대한 연구성과를 세계적 과학저널인 '네이처 피직스(Nature Physics)' 24일자 온라인판에 발표했다고 25일 밝혔다.

연구팀에 따르면 빛을 정보 전달과 처리의 매개체로 사용하는 광소자(光素子)는 '전자'를 이용하는 전자소자에 비해 응답처리 속도가 빠르고 효율적으로 정보를 전달할 수 있는 장점이 있지만 빛의 '회절(回折)현상' 때문에 그 크기를 나노미터(nm) 수준으로 집적할 수 없는 한계를 지니고 있다. 회절현상은 빛과 같은 파동이 장애물 뒤쪽으로 돌아 들어가는 현상으로 입자가 아닌 파동에서만 나타나는 성질을 말한다.

연구팀은 이번 연구에서 반도체 나노와이어 트랜지스터를 통해 표면 플라스몬(plasmon)의 광신호를 근접장 영역에서 전기적 신호로 변환이 가능한 소자를 구현했다. 또 이와 함께 단일 광자에서 발생되는 단일 표면 플라스몬 역시 전기적 신호로 고효율 변환이 가능하다는 사실도 규명했다.

연구팀 관계자는 "이 같은 연구성과는 나노미터 크기에서 플라스몬과 같은 광신호를 전기적 신호로 변환할 수 있는 고체 광전자 소자 개발의 가능성을 제시함으로써 나노 집적 광전자소자, 양자 컴퓨터 등의 미래형 소자 기술 개발의 물꼬를 튼 것"이라고 설명했다.

조문호 교수는 "이번 연구성과는 소형화가 어려운 것으로 알려졌던 광소자를 나노미터급으로 개발할 수 있다는 근거를 제시했다는 점에서 의미가 있다"고 밝혔다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr