IBS, ‘멤브레인 반도체’ 세계 최초 3차원 구현

  • 경제/과학
  • IT/과학

IBS, ‘멤브레인 반도체’ 세계 최초 3차원 구현

  • 승인 2019-07-28 14:07
  • 신문게재 2019-07-29 7면
  • 김성현 기자김성현 기자
noname01
입체 멤브레인 반도체의 등각 증착 및 분리 과정 모식도
국내 연구진이 세계 최초로 정교한 가시가 돋친 새로운 구조의 3차원 반도체 소자를 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 원자제어 저차원 전자계 연구단 조문호 부연구단장 연구팀이 원자 두께 반도체 표면에 돌기가 돋은 형태의 신소재를 개발했다고 28일 밝혔다.

두께가 거의 없는 2차원 반도체는 투명하고 전기전도도가 높아 차세대 초소형·저전력 전자기술의 후보로 꼽힌다. 2차원 반도체를 실리콘 기판에서 분리하면 유연한 막이 되는데 이를 '멤브레인(membrane) 반도체'라고 부른다. 이를 접거나 구부려 입체감을 부여할 경우 기존과는 다른 독특한 성질이 나타난다. 하지만 지금까지 2차원 반도체의 균일한 대(大)면적 합성은 평면 형태로만 가능했다. 극도로 얇은 두께로 인해 굴곡 부분이 찢어지거나 구겨져 불완전했기 때문이다.

연구진은 멤브레인 반도체를 입체 구조로 만들기 위한 연구를 진행했다. 우선 10 nm (나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 크기의 바늘모양 돌기들이 규칙적으로 정렬된 지름 4인치 크기 기판을 제작했다. 그 위에 유기금속화학증착법을 이용해 24시간가량 천천히 이황화몰리브덴(MoS2)을 증착시켰다. 그 결과 몰리브덴(Mo) 원자 1개와 황(S) 원자 2개가 정확히 층을 이루어 균일한 두께로, 기판 위에 대면적 멤브레인 반도체를 만드는 데 성공했다.

2차원 반도체의 X-Y축 평면에 Z축 성분인 돌기를 더해 3차원이 된 것인데, 이는 세계 최초의 3차원 원자층 반도체다. 원자층 반도체에 3차원으로 기하적 변형을 가하면 새로운 기능을 부여할 수 있어 효용이 크다.

연구진은 개발한 3차원 멤브레인 반도체를 양자컴퓨터 기술로 발전시킬 가능성을 탐색하고 있다. 반도체에 굴곡을 가하면 단일 광자가 나오는 것으로 알려져 있는데, 단일 광자는 양자컴퓨터의 정보 저장 단위인 큐빗(qubit)의 후보 중 하나다. 광자의 성질에 따라 양자 정보를 담을 수 있기 때문이다.

개발된 반도체는 접착메모지처럼 간단히 떼었다 붙였다 할 수 있는 것도 장점이다. 보통 증착 방식으로 만든 반도체는 실리콘 기판과 강한 결합을 이루고 있기 때문에 산성약품을 이용해 떼어내는 것이 일반적이다. 하지만, 연구진이 사용한 이황화몰리브덴(MoS2)은 기판과 약하게 결합하기 때문에 간단히 물에 담가 기판에서 떼어낼 수 있다. 떼어낸 멤브레인 반도체는 새로운 기판이나 플라스틱, 인체 피부 등 다양한 표면에 붙일 수 있다.

조문호 부연구단장은 "개발한 멤브레인 반도체는 광자가 나오는 지점을 조절하는 연구에 쓰일 수 있어 향후 양자컴퓨팅 소자 기술로도 연결될 수 있다"고 말했다.
김성현 기자 larczard@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. [지선 D-30] 이장우 하얀점퍼 김태흠 탈당시사 승부수
  2. 대전의료원 건립, 본격 시동 걸 수 있을까
  3. [지선 D-30] 충청정치 1번지 허태정·이장우 빅뱅…부동층 승부 가른다
  4. [지선 D-30] 충남교육 수장 놓고 6파전… 비슷한 공약 속 단일화 이뤄질까?
  5. 세종 연서면 월하리 폐차장서 불…"주민 외출 자제"
  1. [지선 D-30] 김태흠 수성이냐, 박수현 입성이냐… 선거전 본격화
  2. 국내 시총 '1조 클럽' 사상 최대… 회복 더딘 대전 기업 '희비'
  3. [지선 D-30]다자구도 대전교육감 선거… 부동층·단일화 변수
  4. [지선 D-30] '충청' 명운 달린 선거, 여야 혈전 불 보듯
  5. 한 달여 앞으로 다가온 지방선거에 분주한 선관위

헤드라인 뉴스


대전 우회전 일시정지 오늘부터 집중단속 시작

대전 우회전 일시정지 오늘부터 집중단속 시작

대전에서 우회전 일시정지 위반에 대한 실제 단속이 시작된다. 대전경찰청은 4일부터 5월 19일까지 우회전 일시정지 위반 차량에 대한 집중단속을 벌인다. 앞서 경찰은 4월 20일부터 5월 3일까지 계도 기간을 운영했다. 주요 단속 대상은 우회전 신호등이 설치된 교차로에서 적색 신호에 우회전하는 행위, 전방 차량 신호가 적색인데도 정지선이나 횡단보도, 교차로 직전에서 일시정지하지 않는 행위 등이다. 우회전 뒤 만나는 횡단보도에서도 보행자가 건너고 있거나 건너려는 경우에는 반드시 멈춰야 한다. 이를 위반하면 승용차 기준 범칙금 6만 원과..

충남도, 금강수목원 매각 재추진…"땅만 팔고 분쟁 위험은 세종에" 공분
충남도, 금강수목원 매각 재추진…"땅만 팔고 분쟁 위험은 세종에" 공분

6월 지방선거를 앞두고 세종 유일 자연휴양림인 '금강수목원'의 보존 방안이 제자리 걸음을 걷고 있다. 중앙정부가 국책 사업으로 추진이 이상적인 대안이나 현실은 4000억 원 안팎의 매입비란 난제에 막혀 있다. 이에 충남도가 매각 절차를 서두르자 지역사회 공분도 거세지고 있다. 충남도가 2개월 새 잇단 유찰에도 네 번째 매각에 나섰는데, 지역에선 무리한 매각 추진이라는 비판과 함께 이 과정에서 발생 가능성이 큰 법적 분쟁 책임까지 세종시에 떠넘기고 있다는 지적이 나온다. 시는 인허가권을 갖고 있으나 재정 여력과 소유권이 없어 별다른..

한국 수묵 산수화 거장 조평휘 화백 별세… 충청 자연 `운산산수`로 남기다
한국 수묵 산수화 거장 조평휘 화백 별세… 충청 자연 '운산산수'로 남기다

충청의 자연을 화폭에 담아 '운산산수(雲山山水)'라는 새로운 양식을 정립한 한국 수묵 산수화의 거장 조평휘 화백이 지난 5월 2일 향년 94세를 일기로 별세했다. 조 화백은 끊임없는 사생을 통해 한국 수묵화의 재해석을 시도했고 '운산산수'라는 독자적인 화풍을 구축했다. 강한 먹의 대비, 역동적인 필치, 장엄한 화면 구성은 그의 작품세계를 대표한다. 산은 정지된 풍경이 아니라 살아 움직이는 기운으로 표현됐고, 구름은 현실의 산수를 이상적 공간으로 확장하는 매개가 됐다. 그는 1999년 국민훈장 동백상, 2001년 제2회 겸재미술상,..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 올해 첫 모내기로 본격 영농 시작 올해 첫 모내기로 본격 영농 시작

  • 한 달여 앞으로 다가온 지방선거에 분주한 선관위 한 달여 앞으로 다가온 지방선거에 분주한 선관위

  • 다양한 체험과 공연에 신난 어린이들…‘오늘만 같아라’ 다양한 체험과 공연에 신난 어린이들…‘오늘만 같아라’

  • 대전 찾아 지원유세 펼치는 정청래 대표 대전 찾아 지원유세 펼치는 정청래 대표