[한국대학신문 차현아 기자] 안영환 아주대 물리학과 교수팀이 세계 최초로 ‘초고속 광전 현미경’을 개발했다. 탄소나노튜브, 실리콘나노와이어와 같은 1차원 나노소자 내의 전하 움직임을 포착해 기록해내는 데 성공했다.

컴퓨터를 비롯한 전자기기를 구성하는 반도체 소자(트랜지스터, 다이오드 등)는 전하의 흐름을 기초로 한다. 그 속도가 빛의 백 분의 일 수준에 이를 정도로 빨라 속도는 물론 고주파 응답 특성을 알아내기도 어렵다.

안 교수팀은 이번 연구를 위해 자체 개발했던 ‘나노 광전류 현미경’에 펨토초(1천조분의 1초) 레이저 기반의 분광학 기술을 접목시켜 초고속 광전 현미경을 개발했다. 이 현미경으로 나노 크기의 반도체 소자에서 전하 움직임을 펨토초 시간 단위로 관측해낸 것이다. 또한 두 전극 사이를 가로지르는 전하의 통과시간, 다양한 조건에 따른 전하의 속도변화, 차세대 전자소자 플랫폼으로 주목받는 탄소나노튜브 트랜지스터의 전하 움직임 등도 성공적으로 관측했다.

안 교수는 이번 연구 성과에 대해 “발열이나 전력소모 등의 기술적 문제만 해결된다는 가정 하에 GHz 수준에 머무르는 컴퓨터 속도를 THz 수준으로 발전시키려면 전하의 움직이는 속도와 반도체 내의 통과시간 등을 정확히 알아야 한다. 이번 연구는 이를 해결하기 위한 밑거름이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노과학분야의 세계적 학술지인 'ACS NANO' 온라인판에 지난 10월 ‘Imaging Ultrafast Carrier Transport in Nanoscale Field-Effect Transistors’라는 제목으로 게재됐다.