일반기술

단결정 성장된 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2 계열 희박 자기 반도체

본 발명은 상온 레벨에서 반도체 특성과 강자성체 특성을 모두 가지는 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2 계열 희박 자기 반도체에 대한 것이다. 본 발명에 따른 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2 계열 희박 자기 반도체는 자기원소가 Ⅱ족 자리 및 Ⅳ족 자리에 대치하여 들어감으로써, 반도체 특성과 강자성체 특성을 상온 레벨에서 동시에 가지는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따른 희박 자기 반도체는 전자의 스핀을 이용한 스핀토닉 회로(spintonic circuit), 특히 양자 컴퓨터 및 메모리 소자; 자기-저항(magneto-resistance), 자기-광학(magneto-optics) 등을 이용한 각종 전자 광학 소자; 운반자-유도 자성체(Carrier-induced magnetism (CIM)); 패러데이 회전(Faraday rotation), 자기복굴절(Magneto-birefringence) 효과, 자기 커(Magneto-Kerr) 효과를 이용한 각종 광소자 등에 활용이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 희박 자기 반도체를 이용하게 될 경우, 자기 물질에 대한 자기장 유도형 금속절연체 천이(magnetic-field-induced metal-insulator transition)와 속박된 자기 폴라론-BMP 등과 같은 자기, 광학, 전도특성을 이용할 수 있게 된다.첫째, 본 발명에 따라 상온 레벨에서 반도체 특성과 강자성체 특성을 모두 보이는 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ 2 계열 희박 자기 반도체는, 전자의 스핀을 이용한 모든 스핀토닉 회로(spintonic circuit)에 활용될 수 있고, 특히 양자 컴퓨터 및 메모리 소자와 자기-저항(magneto-resistance), 자기-광학(magneto-optics) 등을 이용한 각종 전자 광학 소자 등에 활용 가능하다.둘째, 본 발명에 따라 상온 레벨에서 반도체 특성과 강자성체 특성을 모두 보이는 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ 2 계열 희박 자기 반도체의 경우 전하 운반자 농도에 따라 큐리온도가 변화하게 된다. 따라서, 이러한 현상(응집물질 내 자기이온 사이를 운동하는 운반자가 이온들 사이의 자기 배열을 유도하는 현상을 이용한)을 이용할 경우 운반자-유도 자성체(Carrier-induced magnetism: (CIM))를 제작할 수 있게 된다.셋째, 본 발명에 따라 상온 레벨에서 반도체 특성과 강자성체 특성을 모두 보이는 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ 2 계열 희박 자기 반도체의 경우, 자기 이온의 밀도를 바꾸면 광-자기 효과와 물질의 자기특성의 영향을 바꿀 수 있고, 조성비에 따라 격자 상수를 바꿀 수 있으므로 양자 우물과 초격자를 성장시킬 수 있다. 양자우물의 깊이는 자기장으로 쉽게 변화시킬 수 있으며, 장-유도형 천이를 하는 다른 형태의 스핀 초격자를 제작할 수 있다.넷째, 본 발명에 따라 상온 레벨에서 반도체 특성과 강자성체 특성을 모두 보이는 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ 2 계열 희박 자기 반도체의 경우, 자기 물질에 대한 자기장 유도형 금속절연체 천이(magnetic-field-induced metal-insulator transition)와 속박된 자기 폴라론-BMP 등과 같은 자기, 광학, 전도특성을 이용할 수 있게 된다.다섯째, 본 발명에 따라 상온 레벨에서 반도체 특성과 강자성체 특성을 모두 보이는 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ 2 계열 희박 자기 반도체의 경우, 패러데이 회전(Faraday rotation), 자기복굴절(Magneto-birefringence) 효과, 자기 커(Magneto-Kerr) 효과를 이용한 각종 광 소자에 활용될 수 있다.