"부도체→도체로 바뀌는 상전이 과정 알아냈다"

국내 연구진이 전류가 흐르지 않는 절연체(부도체)가 금속(도체)으로 바뀌는 '상전이(相轉移)' 현상의 메커니즘을 밝혀냈다.

한국기초과학지원연구원은 전주센터 홍웅기 박사 연구팀이 '절연체-금속 상전이' 특성이 있는 이산화바나듐(VO₂) 나노산화물에서 산소 함량이 어떻게 상전이 과정에 영향을 미치는지를 규명했다고 13일 밝혔다.

이산화바나듐은 상온에서는 절연체 상태이지만 68도 이상 온도에서는 금속으로변해 대표적인 '상전이' 물질로 가장 많이 연구되고 있다.

상전이 현상은 전기·전자기기의 잡음제거 소자, 광소자, 차세대 메모리, 차세대 디스플레이 등 다양한 분야에 적용되고 있지만, 정확한 원인은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 수소 열처리를 이용해 산소 함량을 줄이는 환원작용을 일으켜 절연체가 금속으로 변하는 과정을 관찰했다.

연구결과 나노산화물의 산소 함량이 떨어지면 결정구조가 단사정(사각형이 대각선으로 비뚤어진 형태의 모양)에서 직사각형 기둥 모양으로 바뀐다는 사실을 확인했다.

동시에 전기저항이 적어지고, 일함수(고체에서 전자 한개를 빼내는데 필요한 에너지)도 일정한 패턴을 보이며 변화한다는 사실을 관찰해냈다.

산소함량을 임의로 변화시켜 상전이를 자유자재로 제어할 수 있게 되면 이를 활용한 광소자, 차세대 메모리 등의 개발도 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구결과는 나노 분야 권위있는 학술지인 '나노레터스(Nano letters)' 지난 4일자 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>