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|  | 알페로프 |  | |
| 러시아의 공학자·정치가
미국의 공학자 허버트 크뢰머, 잭 킬비와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 러시아인으로서는 22년 만에 받는 노벨 물리학상이었다.
러시아 과학 아카데미 부회장이자 러시아 제2의 도시인 상트페테르부르크 교외의 이오페 물리기술연구소 소장인 조레스 알페로프는 초고속 일렉트로닉스와 옵토일렉트로닉스(opto-electronics)에서 사용되는 반도체 이종(異種)접합구조 이론과 기술개발의 개척자로서 존경받아왔다. 그는 1962년 이래 Ⅲ-Ⅳ족 반도체 이종접합구조를 꾸준히 연구해 발표했는데, 특히 사출속성 연구, 레이저 개발, 태양전지, 발광 다이오드, 적층성장(積層成長, epitaxy) 과정 등에 관한 연구로 현대 이종접합구조 물리학과 전자공학의 발전에 지대한 영향을 끼쳤다.
전자소자는 보통 도체와 절연체의 중간물이라 할 수 있는 반도체로 만든다. 반도체가 도체와 절연체 중 어느 쪽과 어느 만큼 유사한가는 ´띠 간격´(band gap), 즉 전자와 양공(陽孔) 형태로 전하를 담지해 이동시키는 데 필요한 에너지 양에 달려 있다. 대부분의 반도체 소자는 실리콘으로 만드는데, 비소화갈륨(GaAs)과 같은 복합반도체가 날로 중요시되고 있다.
이종접합구조 반도체는 띠 간격이 다른 몇 개의 얇은 층으로 구성된다. 각 층들은 비소화갈륨과 비소화알루미늄갈륨(AlGaAs)으로 이루어지고, 일부 층의 원자층은 미크론으로 변한다. 이 층은 결정구조를 맞추고 전하를 계면(界面)에서 자유롭게 움직이게 만드는 데 필요하다. 이러한 속성으로 인해 서로 다른 수많은 방식으로 이종접합구조가 개발된다.
이종접합구조 이론은 대다수 전자기기 개발의 기초이론이 된다. 이종접합 트랜지스터가 들어 있는 저잡음 고주파수 증폭기는 위성통신에 필수적인 부품일 뿐더러 휴대용 이동전화의 신호 대 잡음률(signal-to-noise ratio)을 개선하는 데도 사용된다. 이종접합구조 이론에 바탕한 반도체 레이저는 광섬유통신의 기초기술이자 CD 플레이어의 헤드나 바코드 스캐너나 레이저 표시기 등을 가능케 하는 광데이터(optical data) 저장 기술에도 적용된다. 또한 이종접합구조 발광다이오드는 자동차 브레이크 등과 같은 경계 신호를 제작하는 기술로 응용되기도 한다.
이종접합구조 이론은 이러한 기술적 발전뿐만 아니라 물리학적 연구에서도 많은 발전을 가져왔다. 반도체 사이에 있는 계면층에서 이차원 전자 가스가 형성되는 속성은 양자 홀 효과에 대한 연구를 촉진시켜 클라우스 폰 클리칭(1985)과 로버트 래플린, 호르스트 스퇴르머, 다니엘 추이(1998)에게 노벨 물리학상의 영광을 안겨 주었다. 그리고 양자 전도성은 이차원 채널, 점 수축(point-contract), 매우 좁은 공간의 전자 소자로 둘러싸인 제한된 수의 자유전도전자인 양자 점(quantum dot)에 기반한 인공원자와 인공분자 분야의 연구에서 중요한 역할을 했다.
1963년 알페로프와 크뢰머가 제각각 연구해 발표한 이종접합구조를 응용한 반도체 레이저 원리는 과학기술사에서 이종접합 트랜지스터의 등장만큼이나 중요한 사건이었다. 알페로프는 이종접합구조를 만드는 다양한 형태의 소자를 개발했는데 그 중 하나인 분사 레이저로 그 해에 특허를 취득했다. 이어 1969년 세계 최초로 층 사이의 경계에서 격자(格子) 에너지를 조절해 이종접합구조(GsAs와 AlGaAs)를 개발했다. 1970년에 들어 이종접합구조 레이저를 실내온도에서 지속적으로 작동시키는 데 성공함으로써 그는 또 하나의 기술적 돌파구를 마련했다. 이로써 광섬유통신이 부분적으로 가능하게 되었다.
알페로프는 1952년 레닌그라드(지금의 상트페테르부르크)에 있는 V. I. 울리야노프 레닌 전자공학연구소(지금의 상트페테르부르크 국립 전자공과대학교) 전자공학부를 졸업한 뒤 1953년 이오페 물리기술연구소 연구원으로 들어가 선임연구원(1964~67), 실험실장(1967~87)을 거쳐 소장(1987~)에 올랐다. 1979년 소련 과학 아카데미 유료회원이 되었고 1989년부터는 러시아 과학 아카데미 부의장과 상트페테르부르크 과학센터 의장으로 활약하고 있다.
반도체 분야에 관한 선구적인 연구를 담은 책 4권과 논문 400여 편, 프랭클린 연구소의 밸랜틴 메달(1971), 레닌 상(1972), 소련 국가훈장(1984), 카핀스키 상(1989), 이오페 상(1996), 노벨 물리학상(2000)은 그의 삶이 갖는 무게를 웅변한다. 그는 지금도 〈물리과학 논총 Pis´ma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki〉과 〈과학과 삶 Nauka I Zhizn〉의 편집에 관여하고 있지만 학자로서만 일관되게 살아온 것은 아니다. 1995년 우리조국 러시아당(Nash Dom Rossiya) 소속 두마(하원) 의원에 당선되어 뒤늦게 정치에 뛰어들었기 때문이다. 현재 공산당으로 말을 갈아탄 그는 열정적이고 진지한 논객이자 기초과학에 대한 국가의 지원을 강조하는 ´과학투사´로서 연구실 바깥에서도 맹활약하고 있다.
by http://preview.britannica.co.kr/spotlights/nobel/ |
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