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. 30조원대 '발전 공기업 5사' 통합 속도… 세종시 유치 가능성은
  2. 신고 30초 만에 경찰 등장… 대전서 8천만 원 보이스피싱범 현행범 체포
  3. 경찰, 이장우 시장 한화생명볼파크 스카이박스 사유화 의혹 수사
  4. 세종시 공공형 '스크린 파크골프장', 종촌종합사회복지관서 첫 선
  5. [현장취재]2026년 저출생 대응 대전지역연대 정기회의
  1. 8월 16일, 내 결혼식을 미리 본다
  2. 대한공업교육학회, '2026년 상반기 학술대회'
  3. 위기 임산부 가정 위해 두번째 백일 파티
  4. 대전시새마을회, '2026 시·구회장단 워크숍 및 남도문화 탐방'
  5. 어린이회관, 초등1학년 학생들에게 꿈돌이 호신용 경보기 보급

헤드라인 뉴스


불난 차에 뛰어든 천안 버스운전 승무원, 소화기로 화재진압

불난 차에 뛰어든 천안 버스운전 승무원, 소화기로 화재진압

천안의 한 시내버스 기사가 운행 중 차량 화재를 발견하고 신속히 초기 진화에 나서 대형사고를 막아내 화제다. 시에 따르면 24일 오후 12시 32분께 새천안교통 소속 승무원 차용준(56) 씨는 90번 노선버스 운행 중 백석현대아파트 정류장 인근에서 화재가 발생한 차를 발견했다. 차 씨는 즉시 버스를 정차한 뒤 승객들에게 양해를 구하고 버스에 비치돼 있던 소화기 2대를 이용해 초기 진화에 나섰다. 폭발 위험이 있는 상황에서도 소방차가 도착할 때까지 적극적으로 진화한 덕분에 화재는 13분 만에 완전히 완료됐으며, 추가 피해도 막을 수..

"민간인 학살 대전 골령골에 평화공원 늦출 수 없어" 합동위령제
"민간인 학살 대전 골령골에 평화공원 늦출 수 없어" 합동위령제

6·25전쟁 발발 사흘째 되는 날부터 대전형무소 수형자들이 법적 절차 없이 학살당한 사건의 76주기를 맞아 대전 산내 골령골에서 평화예술제와 위령제가 개최됐다. 골령골의 진실을 정부 차원에서 규명하는데 중요한 역할을 한 진실과화해를위한진상조사위원회의 제3기 위원들이 대거 참석했다. (사)대전산내골령골희생자유족회는 27일 오전 10시 30분 동구 산내 골령골에서 대전산내 골령골 학살사건의 76주기를 맞아 제27차 피학살자 합동위령제를 개최했다. 이곳에서는 1950년 6월 28일부터 7월 17일까지 20여 일간 법적 절차 없이 보도연맹..

방사광가속기 품은 ‘오창테크노폴리스’ 물류 동맥 뚫렸다
방사광가속기 품은 ‘오창테크노폴리스’ 물류 동맥 뚫렸다

청주 미래 경제의 핵심 심장이자 차세대 방사광가속기가 들어설 청원구 오창테크노폴리스 일반산업단지의 물류 이동 속도를 한 단계 끌어올리고 인근 주민들의 출퇴근길 숨통을 틔워줄 전용 진입도로망이 마침내 베일을 벗었다. 청주시는 오창테크노폴리스 일반산업단지 진입도로 개설 공사 과정에서 원활한 구조물 시공을 위해 그동안 우회 도로로 가동해 왔던 '지방도 507호선' 구간의 모든 공정을 마무리하고, 지난 26일부터 정상 개통과 함께 전면 통행을 전격 개시했다고 28일 밝혔다. 이번에 새롭게 뚫린 진입도로는 오창읍 가좌리와 후기리를 다이렉트로..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 갈고닦은 기술의 향연 갈고닦은 기술의 향연

  • 대한민국 패배에 실망하는 축구팬…32강 진출 불투명 대한민국 패배에 실망하는 축구팬…32강 진출 불투명

  • 개원 준비로 분주한 대전시의회 개원 준비로 분주한 대전시의회

  • 여름 반기는 주황빛 능소화 여름 반기는 주황빛 능소화