빛의 속도로 정보 전달이 현실이 되다

2차원 반도체와 금속 나노선 융합한 초고속 광전소자 개발

취재팀  윤혜진 기자

삐삐-데이터 처리 불가! 우리는 정보의 홍수 속에 살고 있다. 매일 엄청난 양의 데이터를 생산하고 소비한다. 사물이 무선인터넷망으로 연결되는 사물인터넷(IoT)이 보편화되면 이 정보의 양은 더 기하급수적으로 늘어날 것이다.

이처럼 정보의 양이 급증하게 되면 우리가 직면하게 될 문제가 있다. 현재 정보처리에 사용되는 실리콘기반 전자소자가 쇄도하는 정보를 감당하지 못하고 멈춰버리는 것이다. 전자소자는 전자가 많이, 빨리 움직여야 전기가 강해져 데이터를 신속하게 처리할 수 있는데 전자의 이동속도가 갖는 물리적 한계 때문에 급증하는 데이터를 감당하기 어렵게 되는 것이다.

 

▲이황화몰리브덴(MoS2) 2차원 반도체 단일층으로 만든 트랜지스터 위에
은나노선(Ag nanowire)이 중첩돼 있는 엑시톤 트랜지스터의 모식도.
MoS2는 전극을 연결해 전자를 주입하고 기판의 게이트전압으로 주입 정도를 조절한다.
은나노선의 좌측 끝단 source부에 레이저(빛)를 조사하면 레이저 변환 플라즈몬이 생기고
이는 MoS2 층에서 흡수돼 엑시톤이 된다/자료 : 기초과학연구원 제공

이에 많은 연구자들은 전자소자보다 100배 이상 빠른 동작이 가능한 나노포토닉스(nanophotonics) 기술에 집중하고 있다. 나노포토닉스는 신호를 전달하는 수단으로 전자 대신 빛을 사용한다. 이른바 광전소자다.

 

그런데 광전소자는 전자에 비해 빠르지만 덩치가 크다. 빛은 수백 나노미터의 고유의 파장을 가지고 있기 때문이다. 예를들어 전자회로를 좁은 수로, 전자를 돛단배, 빛을 여객선이라 가정하면......

윤혜진 기자 news1@compa.kr

 

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