국내 연구진, 6G 통신 앞당길 테라헤르츠 양자 소자 개발

(울산=뉴스1) 박정현 기자 = 국내 연구진이 6G 통신 등 초고속 신호 처리에 활용할 수 있는 차세대 테라헤르츠 양자 소자를 개발했다.

박형렬 UNIST 물리학과 교수팀은 이상운 아주대 물리학과 교수팀과 함께 기존보다 훨씬 약한 전기장에서도 안정적으로 작동하는 테라헤르츠 양자 소자를 구현했다고 30일 밝혔다.

테라헤르츠 양자 소자는 1초에 수조 번 진동하는 테라헤르츠파를 이용해 전자의 터널링 현상을 유도하는 방식으로 차세대 6G 통신 핵심 부품으로 주목받아 왔다.

그동안엔 테라헤르츠 터널링을 구현하려면 매우 강한 전기장이 필요해 발열로 금속 전극이 손상되는 문제가 있었다.

이에 박 교수 등 연구팀은 소자 내부 절연체를 기존 산화알루미늄 대신 이산화타이타늄으로 바꿔 에너지 장벽을 낮추는 방식으로 문제를 해결했다. 이 기술로 기존 대비 4분의 1 수준인 약 0.75V/nm의 전기장에서도 안정적인 터널링이 가능해졌다.

연구진은 반도체 양산 공정에 쓰는 최신 원자층증착 기술을 적용해 이산화타이타늄 박막에서 발생하는 결함 문제도 해결했다. 그 결과, 높은 테라헤르츠파 투과율 조건에서도 1000회 이상 성능 저하 없이 작동하는 소자를 구현했다는 게 연구진의 설명이다.

박 교수는 "테라헤르츠 양자 소자 상용화를 가로막던 가장 큰 걸림돌인 고전압 구동과 열파괴 문제를 근본적으로 해결했다"며 "6G 시대를 넘어 미래 광통신 소자, 고감도 양자 센싱 분야 원천 기술이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 'ACS 나노'에도 게재됐다.

niwa@news1.kr