스핀 칼로리트로닉스란 열과 스핀 사이의 상관관계에 대해 연구하는 학문입니다. 온도차로 인한 열의 확산이 스핀 전류를 유도할 수 있고 스핀 전류 또한 온도차를 만들어 낼 수 있습니다. 우리 연구실에서는 온도차에 의해 스핀 전류를 만들어내는 스핀 제벡 효과를 이용한 소자에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
스핀 전류
전자는 전하와 스핀 두가지 성질을 가지고 있으며 (보통 우리가 생각하는 전류는 전하의 흐름을 의미한다.) 분극된 전자의 스핀이 한 방향으로 이동할 때 스핀 전류가 생성됩니다. 스핀 전류는 전하의 흐름이 없어도 나타날 수 있기 때문에 주울열로 인한 전력소모를 획기적으로 낮출 수 있습니다.
스핀 제벡 효과
열의 흐름을 이용해 스핀 전류가 만들어지는 효과입니다. 해당 소자의 마주보는 면에 온도차를 주게 되면 열이 흐르고 스핀 전류가 생성되는데 이를 이용해 전기를 생산할 수 있습니다. 기존의 열전 소자의 제벡 계수의 한계를 개선하기 위한 방안으로 주목받고 있으며 더욱 효율을 높이고 다양한 환경에서 사용할 수 있게 연구되고 있습니다.