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. 세종 명학산단, 삼성 8조 투자 본격화…"물 늘리고 땅 넓히고"
  2. 대전 서대전육교서 오토바이 교명주 충돌… 40대 운전자 숨져
  3. 서산 해미읍성의 가을, 전국 가수들의 열창으로 물들였다
  4. 갤러리아 타임월드 매각된다?... 지역 유통업계 '술렁'
  5. 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널
  1. 조합이냐 신탁이냐… 정비사업 어떤 방식이 좋을까?
  2. 더블유렌트카, '2026 예당호 모터 페스티벌' 성료
  3. "김 원초 광천산 아니어도 '광천김'" 대법, 지역서 쌓은 명성 인정
  4. 미래대응기금 교부세 축소 불안 대전 자치구까지 확산
  5. [사설] 이 대통령 지지율 하락은 '민심의 경고'

헤드라인 뉴스


추석 차례상 어디서 장볼까… 시장이 마트보다 8만원 저렴

추석 차례상 어디서 장볼까… 시장이 마트보다 8만원 저렴

추석을 앞두고 차례상 준비 비용을 아끼려면 전통시장이 가장 유리한 것으로 나타났다. 대형마트는 물론 온라인플랫폼과 비교해도 전통시장의 가격 경쟁력이 두드러졌다. 15일 소상공인시장진흥공단에 따르면 9월 첫째 주 전통시장과 대형마트, 온라인플랫폼의 추석 제수용품 28개 품목 가격을 비교한 결과, 4인 기준 차례상 비용은 전통시장이 평균 35만 2553원으로 가장 저렴했다. 대형마트는 43만 2062원, 온라인플랫폼은 37만 367원으로 전통시장보다 각각 7만 9509원(18.4%), 1만 7814원(4.8%) 높았다. 품목별 가격 차..

김민석 첫 대전 방문…민주당 `원팀` 대전 현안 해결 나서야
김민석 첫 대전 방문…민주당 '원팀' 대전 현안 해결 나서야

더불어민주당 김민석 대표가 16일 내전(來田) 하는 가운데 산적한 지역 현안 해결사 역할을 해야 한다는 목소리가 높다. 대전시장과 지역 국회의원 7명 모두 민주당 소속으로 집권여당을 전폭 지지해 준 지역 민심에 보답하는 김 대표의 통 큰 정치를 바라는 것이다. 그의 이번 방문으로 대전시가 이재명 정부 집권 중반 신 성장엔진으로 도약하기 위한 당 차원의 전폭 지원을 견인하는 변곡점이 돼야 한다는 여론이다. 더불어민주당 대전시당에 따르면 김 대표는 16일 대전시청을 찾아 현장 최고위원회의를 주재한 뒤 대전시와 예산정책협의회를 갖는다...

이 대통령 `연임하지 않겠다`는 명확한 입장 밝힐까…추석 앞둔 18일 대국민 기자회견
이 대통령 '연임하지 않겠다'는 명확한 입장 밝힐까…추석 앞둔 18일 대국민 기자회견

이재명 대통령이 추석을 앞둔 18일 오전 청와대 영빈관에서 대국민 기자회견을 연다. 취임 후 일곱 번째 회견으로, 대통령과 더불어민주당이 집권 후 지지율이 급락하는 상황에서 어떤 발언을 쏟아낼지 주목된다. 성기홍 청와대 홍보수석은 15일 오후 청와대 춘추관 기자회견장에서 브리핑을 열고 이 대통령의 기자회견 일정을 밝혔다. 민생·경제와 정치·외교·안보, 사회·문화·기타 등의 분야로 세분화하던 기존 기자회견과 달리 이번에는 정치·외교와 정책·경제 2개 분야에 대한 질의를 받는다. 모두발언과 질의응답, 마무리 발언까지 90분간 진행하겠다..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘사랑의 송편 나눔’…명절 꾸러미 한가득 ‘사랑의 송편 나눔’…명절 꾸러미 한가득

  • 대전 동부소방서, 추석 앞 화재안전 점검 대전 동부소방서, 추석 앞 화재안전 점검

  • ‘대한민국의 情을 보냅니다’ ‘대한민국의 情을 보냅니다’

  • 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널