마니제 라제기: 빛의 어머니

마니제 라제기 교수는 이란 태생의 세계적 반도체 과학자로, 미국 노스웨스턴대학교 전기·컴퓨터공학과 교수이자 양자소자연구센터를 설립해 운영하고 있다. 그녀는 반도체 재료 성장, 광전자 소자 설계, 양자구조 개발 분야에서 독보적인 업적을 남겼으며, 자외선부터 적외선, 테라헤르츠 주파수까지 아우르는 차세대 반도체 기술을 선도해왔다.

연구 배경과 철학

라제기 교수는 테헤란대학교에서 물리학을 전공하고, 프랑스 파리대학교에서 박사학위를 받았다. 이후 프랑스 톰슨 연구소에서 반도체 재료 성장 연구를 진행하며 경험을 쌓았고, 1990년대 초 미국으로 건너와 노스웨스턴대학교 교수로 부임했다. 그녀의 연구 철학은 ‘재료에서 소자, 그리고 시스템으로 이어지는 기술의 완성’이다. 즉, 단순히 새로운 재료를 개발하는 것을 넘어 실제 산업과 인간 생활에 응용될 수 있는 실질적인 기술로 연결하는 것을 목표로 한다.

주요 연구 성과 1: 고성능 광반도체와 성장기술 혁신

라제기 교수는 반도체 재료 성장 분야에서 독보적인 기술을 확립했다. 특히 금속유기화학기상증착과 분자빔에피택시 등 정밀 성장 기술을 이용해 불순물이 거의 없는 고품질 결정 구조를 구현했다. 이를 기반으로 자외선과 적외선 영역의 발광 소자, 검출기, 고출력 레이저 등을 개발했다. 그녀의 기술은 광통신, 위성센서, 국방산업 등 다양한 분야에서 핵심 기반으로 활용되고 있다.

주요 연구 성과 2: 자외선·적외선·테라헤르츠 소자 개발

라제기 연구팀은 자외선부터 테라헤르츠 영역까지 다양한 파장의 빛을 제어할 수 있는 반도체 소자를 개발했다. 자외선 발광 다이오드는 살균과 환경 모니터링에 활용되고 있으며, 적외선 검출기는 보안, 의료, 군사 분야에서 사용되고 있다. 특히 테라헤르츠 레이저는 기존에 구현이 어려웠던 주파수 대역을 실온에서 동작 가능하게 만들어 미래 통신 및 영상 기술에 새로운 가능성을 열었다.

주요 연구 성과 3: 초격자와 양자구조 기반의 혁신 소자

그녀는 갈륨안티모늄과 인듐비소 등의 소재를 활용해 ‘타입 Ⅱ 초격자 구조’를 개발했다. 이를 통해 실온에서도 안정적으로 작동하는 적외선 검출기와 영상센서를 구현했으며, 양자우물과 양자캐스케이드 구조를 응용한 고성능 레이저 개발에도 성공했다. 이 연구는 반도체의 전자 구조를 원자 단위에서 설계하고 제어할 수 있는 새로운 시대를 열었다.

산업적 영향과 사회적 가치

라제기 교수의 연구는 단순한 학문적 성과를 넘어 실질적인 산업 혁신으로 이어졌다. 그녀의 기술은 자율주행차의 적외선 카메라, 국방용 감시 시스템, 의료용 적외선 영상 장비 등 다양한 영역에 적용되고 있다. 자외선 소자는 살균과 공기 정화 분야에서도 활용되며, 환경 센서 기술로 확장되어 인류의 안전과 삶의 질 향상에도 기여하고 있다.

대표 연구 주제와 기술 키워드

• 반도체 재료 성장: 금속유기화학기상증착, 분자빔에피택시, 초격자 구조
• 광전자 소자: 자외선 발광 소자, 적외선 검출기, 테라헤르츠 레이저
• 양자구조 기술: 양자우물, 양자점, 양자캐스케이드 구조
• 응용 분야: 보안, 의료, 환경, 통신, 우주산업

최근 연구와 향후 과제

최근 라제기 교수는 실온에서도 안정적으로 작동하는 테라헤르츠 반도체 소자와, 고출력 자외선 발광소자 개발에 집중하고 있다. 또한 결함 제어 기술을 고도화해 장시간 구동에도 신뢰성을 유지할 수 있는 구조를 연구 중이다. 향후 목표는 고효율 저전력 반도체 소자를 개발해 양자통신, 차세대 센서, 신소재 집적 플랫폼으로 발전시키는 것이다.

정리

마니제 라제기 교수는 반도체 기술을 통해 빛을 제어하고, 인간의 감각을 확장시킨 과학자다. 그녀의 연구는 반도체가 단순히 정보를 처리하는 칩을 넘어, 세상을 관찰하고 분석하는 ‘빛의 기술’로 진화할 수 있음을 보여준다. 자외선에서 테라헤르츠까지 이어지는 그녀의 연구 궤적은 반도체와 광전자의 경계를 허물며, 미래의 센서·통신·의료 산업에 새로운 길을 제시하고 있다.