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. 대전동물원 '늑구' 생포 직전 포위망 달아나… "건강·은신구역 확인, 포획 가능성↑"
  2. 기자 눈에도 보였던 늑구 포획 실패한 이유는?
  3. 전례없는 늑대 포획 계획에 커지는 수색방식 논란
  4. 민주당 세종시의원 10개 선거구 '본선 진출자' 확정
  5. 이춘희→조상호 향해 "헛공약·네거티브 전략" 일침
  1. 지역 학원가 '동구 글로벌 드림캠퍼스' 운영 방식 항의서한
  2. 김도경 초대회장 “회원들의 든든한 울타리, 대전경제 새역사 쓰겠다”
  3. 취업 후에도 학자금 상환에 허덕이는 청년들…미상환 체납액 역대 최대
  4. 내달 통합 찬반 투표 앞두고 충남대-공주대 긴장 고조… 학생들 "의견수렴 부족"
  5. 대전창조경제혁신센터 '피엑스프리메드'에 1억 원 시드 투자

헤드라인 뉴스


노후계획도시 정비사업, 부담 줄고 더 빨라진다

노후계획도시 정비사업, 부담 줄고 더 빨라진다

노후계획도시 정비사업에 대한 부담은 줄어들고 추진 속도는 더욱 빨라질 전망이다. 노후계획도시 내 단일 주택단지로 구성된 구역도 완화된 재건축 기준을 적용받을 수 있게 되면서다. 특히 정비계획 수립 단계에서의 주민들의 분담금 추산 방식도 이전보다 간소화될 예정이어서 사업 초기의 불확실성이 줄어들 것으로 보인다. 국토교통부는 이 같은 내용을 담은 '노후계획도시 정비 및 지원에 관한 특별법' 시행령 개정안이 14일 국무회의에서 의결됐다고 밝혔다. 개정안은 공포 예정일인 이달 21일부터 시행된다. 이번 개정안의 핵심은 단일 단지로 구성된..

"내가 농기센터 직원인데"…농자재 업체, 공무원 사칭 피해 속출
"내가 농기센터 직원인데"…농자재 업체, 공무원 사칭 피해 속출

<속보>=전국적으로 기승을 부리고 있는 공무원 사칭 사기가 세종지역 농자재·농기계 업체들을 덮치면서 비상이 걸렸다. 세종시농업기술센터 소속 공무원을 사칭해 납품을 유도한 사례가 속출하고 있는데, 실제 수천만 원대의 피해로 이어진 경우도 확인돼 각별한 주의가 요구된다. 15일 센터 등에 따르면 최근 1개월 사이 센터 소속 공무원이라고 자신을 소개하며 지역 종묘·농약사와 농기계 대리점 등 업주에게 접근한 사례가 속출하고 있으며 이날 기준 최소 5건이 확인됐다. 실제 사례를 살펴보면, 조치원읍에서 농자재를 판매하고 있는 A 씨는 지난 7..

`멧돼지` 도심 한복판에 출몰… 몸살 앓는 세종시
'멧돼지' 도심 한복판에 출몰… 몸살 앓는 세종시

15일 오전 8시 10분경 세종시 도심 한복판에 멧돼지 2마리가 출몰해 시민들의 불안감이 커지고 있다. 오전 11시 현재 2마리 행방은 묘연한 것으로 전해졌다. 이날 세종소방본부에 따르면 멧돼지 2마리는 세종시 반곡동 수루배마을 아파트와 소담동 다이소, 집현동 새나루마을 일대를 배회하고 있다. 문제는 보람동 호려울마을 4단지 건물과 반곡동 KDI 기숙사 유리창이 멧돼지의 충격으로 파손되는 등 피해가 계속되고 있다는 데 있다. 멧돼지들은 원수산과 전월산을 넘어 반곡동과 소담동 괴화산 등으로 이동하며, 먹잇감을 찾아 도심 한복판까지 출..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 세월호 참사 12주기, ‘잊지 않겠습니다’ 세월호 참사 12주기, ‘잊지 않겠습니다’

  • 대전오월드 인근에서 목격된 ‘늑구’ 포획에 나선 경찰들 대전오월드 인근에서 목격된 ‘늑구’ 포획에 나선 경찰들

  • 대전시 선관위, 지방선거 50여일 앞두고 투표참여 캠페인 대전시 선관위, 지방선거 50여일 앞두고 투표참여 캠페인

  • 초여름 날씨에 등장한 반팔 초여름 날씨에 등장한 반팔