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반도체 헤테로 구조에서 서브밴드 에너지의 스핀 분열(Spin splitting of subband energies due to inversion asymmetry in semiconductor heterostructures)

전문가 제언: □ 반도체 재료 물질로 가장 많이 사용되고 있는 갈륨/비소 와 갈륨/알루미늄/비소 같은 헤테로구조 물질의 특성 연구를 실행하였다. 실험적으로 측정된 데이터를 통해서 이론적인 모델을 만들 수 있었다. 특히 헤테로 물질이 가지는 비대칭 구조에서의 전자스핀 현상은 양자역학적인 설명이 가능하게 되었다.

□ 반도체 재료공학적인 측면에서 가장 많이 사용되는 라만 산란이나 전자스핀 현상은 물질의 특성 규명을 위해 기기분석화학적인 발전을 가져왔다. 핵자기공명(NMR:Nuclear Magnetic Resonance), 전자스핀공명(ESR:Electron Spin Resonance), 라만 분광기(Raman Spectroscopy), 그리고 사이클로트론(Cyclotron) 같은 연구는 물질의 구조해석 뿐만 아니라, 기초과학 연구에 매우 큰 영향력을 행사하게 되었다.

□ 반도체에 사용되는 물질의 특성을 보다 정확하게 파악하기 위해서 원자핵 주위를 돌고 있는 전자의 스핀 특성을 실험적으로 연구하였다. 실험 결과 얻어진 데이터를 이용하여 이론적인 모델을 만들 수 있었다. 이러한 노력의 결과로 전자공학의 가장 중요 부품인 반도체 물질의 특성도 체계적으로 밝힐 수 있었다.

□ 물질의 근본을 구성하는 원자핵과 전자의 움직임을 이론적으로 밝히는 연구는 현실적으로 막대한 경제적 뒷받침이 필요한 분야이다. 그리고 당장 결과물이 나오는 응용 분야 보다 관심을 끌지 못하고 있다. 그러나 모든 공학적인 배경은 화학이나 물리학, 그리고 수학 같은 기초과학의 이론적인 뒷받침이 반드시 필요하다.

□ 세계 선진국에 도달한 국내 반도체 산업 측면에서 기초과학에 대한 연구 투자는 늦은 감이 있지만, 지금부터라도 서둘러야 지속적인 발전을 도모할 수 있을 것이다. 반도체 산업 뿐 아니라도, 생명공학과 최신 의료기기는 대부분 물리학, 화학, 수학 같은 기초과학을 토대로 하고 있다. 그러나 우리의 현실은 너무 응용분야에 치우치고 있기 때문에, 무너지고 있는 이론적인 연구가 국가 발전에 큰 걸림돌이 될 것이다.

저자: Zawadzki, W; Pfeffer, P
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