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. 김경문 감독, 한화와 작별… “최강한화 함성 영원히 못 잊어”
  2. 한화 허인서, 생애 첫 풀타임에 20홈런… 신인왕 정조준
  3. 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부
  4. 대전 하나 전북을 18년만에 잡아내다! 득점 순간 대전 S석 표정(영상)
  5. 가을 정취 물든 '국립수목원 3종 세트'… 어디로 가볼까
  1. 지금은 '축제 시즌'… 국내 축제, 세계 무대로 날아오른다
  2. 천안문화재단, 10월 한뼘 갤러리 공간지원사업 전시 개최
  3. 천안시, 가을철 진드기 매개 감염병 주의…예방수칙 준수 당부
  4. 아산시, 항공사진-드론영상으로 최신 공간정보 구축
  5. 아산시의회, '탄소중립특별위원회' 활동 돌입

헤드라인 뉴스


국정감사 중반전 충청 현안 조기 가시화 초당적 협력 시급

국정감사 중반전 충청 현안 조기 가시화 초당적 협력 시급

이재명 정부 2년차 국정감사가 중반으로 치닫고 있는 가운데 지역 현안 조기 가시화를 위한 충청 여야의 초당적 대응이 시급하다는 목소리가 높다. 행정수도 완성과 공공기관 2차 이전 등과 관련한 정부 당국자 발언이 속속 나오면서 이를 모멘텀으로 구체적 성과를 끌어내기 위한 이슈 파이팅이 필요해 보인다. 11일 정치권에 따르면 지난 6일부터 시작된 이재명 정부 2년 차 국감에서 충청권과 관련된 굵직한 현안에 대한 정부 당국자들의 발언이 이목을 끌었다. 강주엽 행정중심복합도시건설청장은 지난 7일 국회 국토교통위원회 국정감사에서 행정수도 완..

사람 몰리는 오월드, 적자는 눈덩이… 도시공사 새 사장, 해법 나올까
사람 몰리는 오월드, 적자는 눈덩이… 도시공사 새 사장, 해법 나올까

한글날인 10월 9일 대전 중구 사정동 오월드 입구에는 개장 전부터 200m가량의 긴 대기 행렬이 이어졌다. 가족 단위 방문객들이 몰리면서 주요 놀이기구마다 오후까지 긴 대기줄이 형성됐다. 이날만 1만 1311명, 이튿날인 10일에도 9822명이 방문하며 연휴 이틀간 2만 명이 넘는 인파가 몰렸다. 연휴 때마다 발 디딜 틈 없이 붐비는 모습과 달리 오월드의 경영 성적표는 적자에서 벗어나지 못하고 있다. 연간 관람객은 감소하고 영업적자는 2년 연속 100억 원을 넘어선 상황이다. 여기에 3300억 원 규모의 오월드 재창조 사업마저 전..

대덕구의회 파행에 구청장 단식 농성…민생 뒷전 의원들 "의정비는 인상"
대덕구의회 파행에 구청장 단식 농성…민생 뒷전 의원들 "의정비는 인상"

100일 넘게 이어진 여야 갈등으로 의장 선출조차 하지 못하고 있는 대전 대덕구의회의 파행 사태에 김찬술 대덕구청장이 12일부터 단식 투쟁에 돌입한다. 의회 원 구성 지연으로 주요 안건 29건이 계류되면서 직원 임금 체불과 주민 편의·복지시설 운영 차질 등 행정 공백이 현실화되자 구청장이 직접 단식이라는 강경 대응에 나선 것이다. 특히 내년도 본예산 심의까지 차질을 빚을 수 있다는 우려가 커지는 가운데, 정작 대덕구의회는 의정비 인상을 추진하고 있어 비판 여론이 더욱 거세질 전망이다. 11일 중도일보 취재결과, 김 청장은 12일 오..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부 모래판 위에서 펼쳐진 한판 승부

  • 수확 앞둔 황금 들녘 수확 앞둔 황금 들녘

  • ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호 ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호

  • ‘은행 열매를 피해라’ ‘은행 열매를 피해라’