UNIST(울산과학기술원)는 물리학과 나노광학연구실이 테라헤르츠파의 넓은 영역에서 투명성을 유지하면서 전기 전도도 조절도 가능한 ‘메타표면(Metasurface)’ 소자를 개발했다고 6일 밝혔다.
이번 메타표면 개발에 사용된 물질은 ‘이산화바나듐(VO₂)’이다. 상온 근처(67도)에서 온도에 따라 전기가 통하는 도체나 전기가 통하지 않는 절연체로 변하는 특성이 있다. 반도체 등 다양한 분야에서의 활용도가 높아, 세계적인 연구가 이뤄지고 있다. 하지만 현재 이산화바나듐 공정 방식 대부분은 표면 손상을 유발하는 문제가 있다.
연구진은 이 문제의 해결책으로 ‘포토리소그래피(빛으로 재료에 패턴을 만드는 것)’를 제시했다. 포토리소그래피 공정으로 바나듐 금속 패턴을 만들고, 이를 가열해 공기중 산소와 반응시켜 이산화바나듐 패턴을 성장시킨다. 식각(금속 표면을 깎아내는 것) 공정에서 발생하는 손상에 비교적 자유롭다는 것이 장점이다.
연구진은 이 방법을 활용, 테라헤르츠파 파장보다 작은 주기의 슬릿 배열 구조를 갖는 ‘산화바나듐 메타표면’을 제작했다. 완성된 메타표면에 100도까지 온도 변화를 가한 결과, 이산화바나듐 부분은 수천배까지 전도도가 달라졌다. 반면, 메타표면을 통한 테라헤르츠파의 광대역 투과율은 상태 변화가 일어나도 일정하게 높았다.
연구 책임자인 이덕형 UNIST 물리학과 교수는 “이번에 개발한 이산화바나듐 메타표면은 차세대 이동통신망 6G와 하이브리드 통신기술 등에 응용 가능할 것”이라고 기대했다. 차형석기자
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