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. 내년 세종에 '로봇위성 개발기업' 들어선다… 우주산업 기반 확대 기대감
  2. 자운대 통합사관학교 흔들고 육사 이전설까지… 충청권 출혈 경쟁 부추기나
  3. 세종 행정수도법, 축조심사 마쳤지만…소위 결론은 12월로
  4. "충남도·(주)한국발전, 최상의 파트너"… 통합본사 충남 유치 당연
  5. ‘통합 재투표를 반대한다’
  1. 대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중
  2. 대전시장애인체육회-장애인단체총연합회, 생활체육 확대 협약 체결
  3. [춘하추동] 받는 것, 주는 것, 그리고 잃는 것
  4. [르포] 육교 아래 흡연부스…담배 연기 퍼지는 신탄진역 광장
  5. 충남대 통합 재추진 앞두고 학생사회도 공동행동 .. 재투표 방식 권익 보장 요구

헤드라인 뉴스


동창회 의견은 묻고 대전시는 패싱…통합 사관학교 `일방통행`

동창회 의견은 묻고 대전시는 패싱…통합 사관학교 '일방통행'

대전 자운대 국군사관학교 창설을 추진해 온 정부가 대전시와 사전 협의 없이 기존 통합안의 수정을 추진하면서 정책 변경 과정을 둘러싸고 '일방통행' 논란이 일고 있다. 자운대행을 결사 반대해 온 사관학교 총동창회와는 자문기구 참여로 응답하면서, 정부 발표를 믿고 후속 구상을 마련해 온 대전시는 논의 과정에서 배제했기 때문이다. 정부가 내세웠던 국방·과학기술 융합의 명분보다 군 내부 반발을 달래는 일이 앞선 것 아니냐는 비판을 피하기 어렵게 됐다. 11일 국회 국방위원회 소속 의원들에 따르면 국방부는 이르면 2029학년도 입학생부터 국..

충남 15개 시·군 전역 뚫렸다…`최후 저지선` 계룡마저 재선충병 감염 노출
충남 15개 시·군 전역 뚫렸다…'최후 저지선' 계룡마저 재선충병 감염 노출

충남 서해안을 중심으로 급속하게 세력을 넓히던 소나무재선충병이 도내 최후의 저지선이던 계룡시마저 뚫었다. 이로써 충남 15개 시·군 전역이 소나무재선충병 위험권에 노출됐으며, 인접한 대전과 세종 등 내륙 중심부로의 추가 확산 우려까지 제기되는 모습이다. 충남도와 계룡시 등에 따르면, 이달 10일 계룡시 두마면 일원에서 소나무재선충병 감염목 8그루가 최종 확인됐다. 그동안 충남도 내 소나무재선충병은 소나무 군락지가 밀집한 서해안의 서천·보령·태안과 내륙 산악지대인 청양군 등에서 피해가 집중돼 왔다. 9일까지 계룡시를 제외한 충남 14..

대전 주요 외식메뉴 전 분야서 상승세… "외식 부담되서 못하겠네"
대전 주요 외식메뉴 전 분야서 상승세… "외식 부담되서 못하겠네"

대전 주요 외식 메뉴가 전 분야에서 상승하면서 서민들의 외식비 부담을 키우고 있다. 주요 원재료 가격과 인건비 상승 등이 주된 원인으로 분석되는데, 일부 품목은 전국에서 가격이 가장 높게 책정되고 있다. 11일 한국소비자원 가격정보포털 참가격에 따르면 9월 기준 대전 소비자 선호 8개 외식 메뉴 평균 가격은 1년 전보다 전 품목에서 인상한 것으로 집계됐다. 8개 외식 메뉴는 냉면과 비빔밥, 김치찌개 백반, 삼겹살, 자장면, 삼계탕, 칼국수, 김밥 등이다. 한국소비자원은 지자체에서 표본 조사한 외식 메뉴 가격을 평균 낸 결과를 참가격..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘수험생 여러분의 꿈을 응원합니다’ ‘수험생 여러분의 꿈을 응원합니다’

  • 이륜차 불법 변경 합동 단속 이륜차 불법 변경 합동 단속

  • 함께 배우고 체험하는 피크닉 함께 배우고 체험하는 피크닉

  • ‘통합 재투표를 반대한다’ ‘통합 재투표를 반대한다’