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. 세종시장 후보, 날선 공약 검증… 실현 가능성 놓고 '설전'
  2. AI 시대 인간의 마음과 영혼 다시 묻다… 한목협 봄학술대회
  3. 박수현 충남도지사 후보 선대위, AI 기반 노인 건강·돌봄 통합지원체계 구축 제안
  4. 대전정보문화산업진흥원 지원사업 성과…㈜유토비즈 녹색기술인증 획득
  5. 이장우 “헛공약” 허태정 “부채로 남을 것”… 보문산 개발 정면충돌
  1. [날씨] 주말 다시 초여름 날씨… 25일 낮 30도 안팎
  2. 오석진 "힘모으자"… 대전교육감 선거 변수되나
  3. [인터뷰] 이재현 충남도의원 후보, "법률 전문 역량 살려 주민 위한 변호사로 일하고 싶다"
  4. 세종교육감 후보 4인의 '학력 저하·격차' 해법은
  5. 남서울대, '심폐소생술 교육팀' 신설

헤드라인 뉴스


세종시장 후보, 날선 공약 검증… 실현 가능성 놓고 `설전`

세종시장 후보, 날선 공약 검증… 실현 가능성 놓고 '설전'

세종시장 후보 3인은 22일 열린 TV 토론회에서 상대 후보의 공약 실현 가능성을 놓고 날카로운 검증의 칼날을 세웠다.앞서 두 차례 토론회가 정치적 공방과 상호 비방에 무게가 실렸다면, 이날 토론회는 지역 현안과 정책 검증에 초점이 맞춰지는 분위기로 전환됐다. 후보들은 핵심 쟁점인 행정수도 완성과 개헌, 행정수도특별법 등을 둘러싼 기존 입장을 재확인하는 한편, 세종시 재정 위기 문제를 놓고는 책임 소재를 둘러싼 날 선 공방을 지속했다. 더불어민주당 조상호 후보, 국민의힘 최민호 후보, 개혁신당 하헌휘 후보는 이날 오후 2시 열린 J..

토론회서 불붙은 ‘전과 공방’… 대전 서구청장 선거 진흙탕
토론회서 불붙은 ‘전과 공방’… 대전 서구청장 선거 진흙탕

대전 서구청장 선거가 과거 전과 기록을 둘러싼 공방으로 번지고 있다. 얼마 전 대전MBC 토론회에서 더불어민주당 전문학 후보의 과거 사건이 언급된 데 이어 관련 내용을 담은 현수막이 서구 곳곳에 걸리면서 여야 간 충돌이 거세지는 모습이다. 논란은 지난 19일 대전MBC 토론회에서 시작됐다. 당시 전문학 후보는 2018년 지방선거 당시 공천 헌금 요구·수수 사건과 관련한 질문을 받자 "재판부 구성을 잘 살펴볼 필요가 있다"고 답했다. 전 후보는 당시 김소연 대전시의원 예비후보에게 선거운동을 총괄해 도와주겠다며 금품을 요구한 혐의 등으..

국힘 세종시당, `노무현 공원`서 자전거 타고 행정수도 완성 약속
국힘 세종시당, '노무현 공원'서 자전거 타고 행정수도 완성 약속

국민의힘 세종시당이 자전거를 타고 행정수도 완성의 의지를 다졌다. 시당은 지난 21일 전국동시지방선거 공식 선거 운동일을 맞아 세종호수공원 내 노무현 기념 공원(바람의 언덕) 일원에서 자전거 선대위 출범식을 개최했다. 최민호 세종시장 후보와 이준배 세종시당위원장, 시의원 후보자 전원, 선거 운동원이 참석해 행정수도 완성에 대한 의지와 시민 중심 선거운동의 시작을 알렸다. 시당은 1970년대 백지수도 계획부터 2004년 신행정수도 추진 등에 이르기까지 행정수도의 역사적 의미를 되새기고, 세종시 완성에 대한 진정성과 책임을 시민들께 다..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 부처님 오신 날 분위기 고조시키는 봉축탑 부처님 오신 날 분위기 고조시키는 봉축탑

  • 13일간의 지방선거 유세전 시작…‘우리 후보 뽑아주세요’ 13일간의 지방선거 유세전 시작…‘우리 후보 뽑아주세요’

  • ‘중원을 잡아라’…여·야대표 충청 총출동 ‘중원을 잡아라’…여·야대표 충청 총출동

  • 공식 선거운동 D-1, 선거벽보 점검 공식 선거운동 D-1, 선거벽보 점검