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. 세종시, '영화·드라마' 촬영 명소로 간다
  2. 충청권 7월 본격 장마 예상…올해 평년보다 강수량 많아 '주의'
  3. 두 자녀 태우고 만취운전 30대 사고까지…여름철 엄격 단속 필요
  4. [대전 전통산업 특화거리의 새로운 미래를 그리다] ①대전 전통산업과 특화거리의 탄생과 번영…그리고 존폐의 기로
  5. K리그 휴식기, 대전 서포터즈는 '청소' 중?… "승리의 기운을 줍습니다"
  1. 폐현수막의 변신은 ‘무죄’
  2. 창업기업 74곳에 최대 4억원 '대전 창업기업 들썩'
  3. 대전 보건소 인력부족에 '허덕'…전국 광역시 중 가장 적어 보건의료 '빨간불'
  4. 대형 참사 잇따른 대전서 '119 정밀위치추적' 전국최초 실증 나선다
  5. 우송대 응급구조학과 학생들, ‘실무능력 UP’

헤드라인 뉴스


[2026월드컵] “반드시 승리” 태극전사 26일 남아공전 출격

[2026월드컵] “반드시 승리” 태극전사 26일 남아공전 출격

한국 축구 국가대표팀이 32강 티켓이 걸린 2026 북중미 월드컵 3차전에서 남아프리카공화국과 맞붙는다. 32강 진출 명운이 걸린 경기인 만큼, 국가대표 팀은 물론, 축구 팬들의 기대감이 크다. 한국은 25일 오전 10시(한국시간) 멕시코 몬테레이 스타디움에서 남아공과 조별리그 A조 3차전을 치른다. 한국은 1승 1패(승점 3점)로 조2위를 기록하고 있으며, 남아공은 1무 1패(승점 1점)로 조4위를 기록 중이다. 피파랭킹 25위인 한국과 60위인 남아공은 전력차이가 있다는 분석이다. 스태츠퍼폼(Stats Perform) 스포츠 A..

전 세계 e스포츠 팬들 대전에 모인다… `MSI 2026` 카운트다운 시작
전 세계 e스포츠 팬들 대전에 모인다… 'MSI 2026' 카운트다운 시작

전 세계 e스포츠 팬들의 이목이 집중되는 글로벌 디지털 축제 '미드 시즌 인비테이셔널(MSI) 2026(이하 MSI 2026)'이 이틀앞으로 다가왔다. 28일 개막을 시작으로 7월 12일까지 대전컨벤션센터 제2전시장에서 펼쳐지는 이번 대회는 단순한 게임 이벤트를 넘어, 대전이 세계적인 e스포츠 허브로 공고히 자리매김하는 역사적인 이정표가 될 것으로 기대된다. 2015년 첫발을 뗀 MSI는 리그 오브 레전드(LoL) 종목에서 하반기 열리는 '월드 챔피언십(롤드컵)'과 함께 양대 권위를 자랑하는 국제 대회다. 2026년 LoL 이스포츠..

[청년이 미래-3편] 결혼부터 주거까지, 청년부부 든든한 출발을 지원합니다
[청년이 미래-3편] 결혼부터 주거까지, 청년부부 든든한 출발을 지원합니다

"결혼을 계획하고 있지만, 치솟는 주거비와 생활비 부담에 선뜻 미래를 설계하기가 망설여집니다." 결혼을 앞두고 미래 설계를 시작한 청년들이 마주한 가장 솔직한 고백인데요. 주거비와 생활비 부담으로 가정을 꾸리기도 전에 망설임부터 앞서는 청년부부들. 대전의 청년부부라면 절대 놓쳐선 안 될 '특급 지원 사업' 두 가지를 짚어봤습니다. 결혼 초기 정착을 돕는 단비 같은 정책, '청년부부 결혼장려금 지원사업'과 신혼집 주거비 부담을 획기적으로 낮춰주는 '청년부부 주택 전세자금 대출이자 지원사업'이 그 주인공인데요. 먼저 '청년부부 결혼장려..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 개원 준비로 분주한 대전시의회 개원 준비로 분주한 대전시의회

  • 여름 반기는 주황빛 능소화 여름 반기는 주황빛 능소화

  • 문창동 화재피해 복구 돕는 손길 문창동 화재피해 복구 돕는 손길

  • ‘대한민국을 응원합니다’…월드컵 응원 고조 ‘대한민국을 응원합니다’…월드컵 응원 고조