UNIST 자연과학부 박노정 교수팀은 물질에 한 방향으로 전압을 주면 나타나는 스핀 홀 전도도를 이용해 위상부도체를 구분하는 방법을 입증했다고 25일 밝혔다.
박노정 교수팀은 위상부도체를 가리는 측정값으로 ‘스핀 홀 전도도’가 적당하다는 것을 입증했다.
스핀(spin)은 전자의 자전을 말하는데, 물질마다 고유한 형태를 가진다. 위상부도체의 경우 물질 내부에 있는 스핀들이 평형을 이루는데, 전기를 흘려주면 같은 방향의 스핀끼리 정렬되는 현상이 나타난다. 이러한 현상을 관측해 스핀 홀 전도도를 측정할 수 있다.
홀 전도도는 물질에 전압과 자기장을 동시에 걸어서 나타나는 전자의 이동 특성이다. 보통 자기장이 커질수록 늘어나며 연속적으로 상승하는데, 미시세계에서는 연속적으로 바뀌지 않고 계단을 오르듯 증가한다. 이런 현상을 ‘양자화된 홀 전도도(Quantum Hall conductivity)’라고 하는데 별난 물질에서 유사한 현상을 볼 수 있다. 연구진의 계산에 따르면 스핀 홀 전도도 역시 위상부도체라는 별난 물질에서만 ‘양자화된 스핀 홀 전도도’를 나타냈다. 따라서 스핀 홀 전도도 측정으로 위상부도체를 가릴 수 있는 것이다.
박노정 교수는 “스핀 홀 전도도를 측정하는 방식으로 위상부도체의 특성을 파악할 수 있다는 이번 결론은 향후 전혀 새로운 전자장치의 개발의 초석이 될 것”이라고 기대했다. 강은정 기자
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