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. 다목적실용위성 6호·누리호 5호 발사 앞둔 항우연 가 보니
  2. 대전지검 검사 24명 공석 등 검찰 인력유출 심각…기소사건도 2년새 43% 감소
  3. 대전안전공업 화재, 본격 원인조사 위한 철거시작
  4. 고유가 '직격탄' 교육현장 긴급 지원… 숨통 트이나
  5. “아파트 옮겼으니 퇴직금 없다”… 경비노동자 울리는 용역구조
  1. "통합대학 교명 추천 받아요"…충남대·공주대 새 간판 달까?
  2. 대전교육청 2026년 공무직 채용 평균 경쟁률 6.61 대 1… 조리실무사 '최저'
  3. ‘초단기 계약, 임금 꼼수’…아파트경비원 처우 개선 촉구
  4. ‘3칸 굴절차량’ 실제 도로주행도 무난히 통과
  5. 고유가 피해지원금 취약계층부터 지급 시작

헤드라인 뉴스


안전공업 참사 39일만에 철거… 발화점 감식까진 시간 걸릴 듯

안전공업 참사 39일만에 철거… 발화점 감식까진 시간 걸릴 듯

74명의 사상자가 발생한 대전 안전공업 화재 현장에서 사고 원인 규명을 위한 철거 작업이 시작됐다. 참사 발생 39일 만이다. 다만 아직 붕괴 위험이 남아 있는 데다 차량 100여 대를 반출해야 하는 만큼, 발화 추정 지점 등에 대한 본격적인 합동감식까지는 상당한 시간이 더 걸릴 전망이다. 28일 대전고용노동청과 경찰, 소방당국 등에 따르면 이날 오전 8시께부터 대덕구 문평동 안전공업 공장 동관 일대에서 철거 작업이 진행됐다. 이날 작업은 동관 옥상 주차장에 남아 있던 차량을 공장 밖으로 반출하는 작업부터 시작됐다. 철거업체는 위험..

대전 천변도시고속화도로 전면 개통… 시공한 원평종합건설 눈길
대전 천변도시고속화도로 전면 개통… 시공한 원평종합건설 눈길

한 달가량 통제됐던 대전 천변도시고속화도로가 전면 개통되면서 공사를 진행한 (주)원평종합건설에 관심이 쏠리고 있다. 해당 공사는 원촌육교 진입 램프 구간 보강토 옹벽의 지하 침하와 배부름 현상으로 보수·보강 형태로 진행됐으며, 개통 시점까지 앞당기면서 시민 불편을 최소화했다는 평가를 받고 있다. 28일 대전시에 따르면 3월 30일 통제됐던 원촌육교 일원 보강토 옹벽 공사가 마무리되면서 이날 오후 5시를 기해 천변도시고속화도로 전면 개통이 이뤄졌다. 당초 개통 시점은 5월 1일로 예정됐지만, 공사를 신속하게 마무리하면서 3일 앞당겨..

[6·3 지방선거, 충청의 내일을 묻다] 말로만 균형발전…더 쪼그라든 지역
[6·3 지방선거, 충청의 내일을 묻다] 말로만 균형발전…더 쪼그라든 지역

6월 3일 지방선거를 앞두고 여야는 최대격전지이자 민심 바로미터인 충청 민심 잡기에 골몰하고 있다. 정치권은 선거철마다 지역 현안의 장밋빛 청사진을 제시하며 충청의 표를 애걸한다. 광역교통망 구축과 국가사업 유치, 대전교도소 이전, 원도심 활성화, 청년 유출 대응 등이 그것이다. 하지만, 선거가 끝나면 여러 국정 현안에 우선순위가 밀리면서 흐지부지 되기 일쑤다. 지역 미래 성장동력 확충을 위한 주요 현안 상당수가 이처럼 해법을 찾지 못한 채 표류하고 있는 것이다. 이에 중도일보는 충청의 명운이 달린 6.3 지방선거를 30여 일 앞두..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘74명 사상’ 안전공업 건물 철거 돌입…현장감식 병행 ‘74명 사상’ 안전공업 건물 철거 돌입…현장감식 병행

  • 이재명 대통령, 충무공 이순신 장군 탄신 제481주년 기념다례 참석 이재명 대통령, 충무공 이순신 장군 탄신 제481주년 기념다례 참석

  • 지방선거 사전투표 제1차 모의시험 지방선거 사전투표 제1차 모의시험

  • 고유가 피해지원금 취약계층부터 지급 시작 고유가 피해지원금 취약계층부터 지급 시작