리서치 하이라이트

커버스토리: GaAs 표면에서의 Mn 홀 상태의 원자 단위 분석

Nature 442, 7101

반도체에 대한 ‘도펀트(dopant)’로써 첨가하는 금속은 트랜지스터와 다이오드의 전기적 특성을 조절하기 위해 이용된다. 새로운 연구에서는 나노 스케일에서의 상호작용을 측정하기 위해서 각각의 도펀트를 원자 단위에서 정확히 대체하는 방법을 이용하였다. 망간이 도핑된 갈륨 비소화물에서 초자성(ferromagnetism)이 발견됨으로써 전자 스핀 또는 스핀트로닉스를 기반으로 한 반도체에 대한 관심이 증가되었다. 이번 연구에서는 주사 터널 전자현미경(scanning tunneling microscopy)을 이용하여 Mn-Mn 상호 작용에 관여하는 GaAs의 전자 상태를 시각화하였다. 결정의 정위(orientation)에 따른 초자성 상호작용(ferromagnetic interaction)의 의존현상이 강하게 나타나는 것으로 관찰되었으며, 이러한 특성은 무작위적으로 도핑된 샘플 이상으로 초자성 전이 온도를 가진 정위 구조에 의해서 관찰되어진다. 이러한 결과는 메모리 또는 정보 처리를 위해 결합된 양자 비트(quantum bit)를 이용 가능하게 할 수도 있을 것이다. [Letter, 436쪽]. 표지사진: 스핀 상태(spin state, 화살표) 간의 자기적 상호작용에 의해서 유도된 GaAs 표면에서의 Mn 홀 상태(hole state)를 보여주고 있다.