IBS, 반도체-도체 경계 깼다…세계최초 2차원 신소재 개발

차세대 전자기기 응용 기대

국내 연구진이 세계 최초로 반도체와 도체를 넘나드는 2차원 신소재를 개발했다.

향후 표면가공 기술에 대한 후속연구를 통해 상용화되면 차세대 전자기기 소재 등 다양한 분야의 응용이 기대되고 있다.

기초과학연구원은 나노구조물리연구단과 한국과학기술원, 성균관대 공동 연구진은 온도 변화만으로 반도체와 도체를 자유롭게 변신하는 2차원 층상구조 다이텔레륨몰리브덴(MoTe2)을 세계 최초로 개발했다고 5일 밝혔다.

몰리브덴(Mo)과 텔레륨(Te)의 합성으로 만들어진 다이텔레륨몰리브덴은 15도의 상온에서는 반도체 상태지만 500도 이상 열을 가한 후 상온으로 낮추면 도체 상태로 바뀌는 성질을 가진다.

더욱이 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1수준인 0.08나노미터로 매우 얇고 투명한 것이 특징이다.

기존 반도체 제작에는 반도체와 도체(금속)를 접합해야 하기 때문에 복잡한 제작공정과 많은 비용이 소요돼 단점으로 지적됐다. 하지만 다이텔레륨몰리브덴은 단일물질로도 반도체 소자 제작이 가능할 뿐더러 제작공정 단축, 이에 따른 비용 절감이 기대된다.

또 전기적, 광학적 성질이 뛰어나 투명 디스플레이나 몸에 착용할 수 있는 차세대 전자기기 소재 등 다양한 분야의 응용이 가능할 전망이다.

최근 세계 반도체 시장 매출액이 3466억 달러, 연평균 1.8% 성장하는 추세여서 오는 2019년에는 3894억 달러에 이를 것으로 예측된다.

따라서 다이텔레륨몰리브덴의 상용화를 위해 실리콘 반도체처럼 넓게 제작하거나 표면에 얇은 막을 입히는 등 표면가공기술에 대한 후속연구가 성공할 경우 막대한 부가가치가 예상되고 있다.

IBS 나노구조물리연구단 양희준 연구위원<사진>은 “차세대 2차원 소자의 산업적 응용을 위해서는 선결해야 할 많은 과제가 남아 있지만 2차원 단일 소재에서 반도체, 금속 물성 제어를 최초로 구현한 성과”라며 “향후 5년 내 반도체 산업 전반에 응용 가능한 소자를 개발할 계획”이라고 말했다.

한편 이번 연구결과는 물리학 분야 세계 최고 권위지인 네이처 피직스 5월 4일자에 게재됐다.

이영록 기자 idolnamba2002@