빛으로 작동하는 신개념 ‘나노선 트랜지스터’ 개발

▲ 빛으로 구동하는 실리콘 나노선 트랜지스터

고해상도 카메라, 빛으로 계산하는 신개념 컴퓨터 적용 기대

빛으로 작동하는 신개념 ‘나노선 트랜지스터’가 개발됐다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 고려대 박홍규 교수 연구팀이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 나노선 트랜지스터를 최초로 개발했다고 21일 밝혔다.

나노선은 단면 지름이 나노미터 단위, 길이는 마이크로미터 단위인 1차원 형태의 나노 구조체로서 레이저ㆍ트랜지스터ㆍ메모리ㆍ화학감지용 센서 등에 사용된다.

트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나로 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다.

기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이고자 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등 다양한 연구가 진행됐다.

하지만, 복잡한 공정과 낮은 수율 때문에 상용화가 어려웠다.

연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘을 부분적으로 삽입해 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발했다.

다공성 실리콘은 내부에 수 나노미터(1㎚·10억분의 1ｍ)의 수많은 작은 구멍을 지닌 것으로, 전기가 거의 흐르지 않는다.

연구팀은 이 같은 전기적 특성을 이용해 빛을 쪼여 흐르지 않는 전류가 엄청나게 증폭한다는 점을 최초로 발견했다.

또 하나의 실리콘 나노선 안에 두 개의 다공성 실리콘을 갖는 트랜지스터를 제작해 새로운 논리 회로를 구현했다.

게다가 다공성 실리콘을 여러 개 포함하는 얇은 나노선 트랜지스터를 제작해 1마이크로미터 미만의 높은 분해능으로 매우 약한 빛을 검출할 수 있는 고성능 광검출기(광신호를 검출해 전기 신호로 바꾸는 소자)를 구현했다.

박홍규 교수는 “다공성 실리콘을 원하는 곳에 배치하고 빛을 필요한 위치에 쪼여주기만 하면 나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작할 수 있음을 보여준 것”이라며 “매우 민감한 고해상도 카메라, 빛으로 빠르게 계산할 수 있는 신개념의 컴퓨터 개발 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 지난 8일 네이처 나노테크놀로지에 실렸다. 최소망 기자somangchoi@