광주과기원 금속-절연체 상전이 과정 규명

국내 연구진이 전기가 흐르는 금속이 전기가 흐르지 않는 절연체로 바뀌는 '상전이(相轉移)' 현상의 과정을 밝혀냈다.

한국연구재단은 광주과학기술원 김봉중 교수 연구팀이 '금속-절연체' 상전이 특성이 있는 이산화바나듐(VO₂) 와이어의 굵기가 상전이 과정에 어떤 영향을 미치는지를 규명했다고 19일 밝혔다.

이산화바나듐은 상온에서는 절연체 상태이지만 68도 이상 온도에서는 금속으로변해 대표적인 상전이 물질로 가장 많이 연구된다.

연구팀은 산소 가스를 주입해 단결정 이산화바나듐 와이어의 굵기를 조절하는데성공했다.

굵기가 다른 와이어는 각각 5㎛(마이크로미터, 100만분의 1m) 이하의 M1, 5∼9㎛ 굵기의 T, 9㎛ 이상의 M2 절연상을 구현하는데 연구팀이 이들의 응력(외부 힘에의해 변형을 일으킨 내부의 힘)에 따른 저항과 활성화 에너지를 조사한 결과, 저항값과 활성화에너지는 T가 가장 낮고 M1은 중간이었으며 M2가 가장 높았다.

응력에 따른 저항과 활성화에너지가 낮을수록 상전이에 필요한 에너지 장벽이낮기 때문에 T가 가장 상전이가 잘 일어나고 M2는 상대적으로 상전이가 일어나기 어렵다고 연구팀은 설명했다.

상전이 현상은 전기적·광학적 스위칭 소자와 센서, 차세대 메모리, 차세대 디스플레이 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

김봉중 교수는 "앞으로 금속-절연체 상전이 현상에 대해 이해하고 차세대 에너지와 기능소자의 감도를 조절하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 나노 분야 권위지인 '나노레터스'(Nano Letters) 지난 2일자에실렸다.

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