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. '저평가 우량주' 대전이 뜬다 가치상승 주목
  2. 박종원 민주당 담양군수 후보, 유권자 금품살포 논란
  3. 교통망 넓히고 생활권 키우고…도시 체급 키우는 대전
  4. 대전 환경단체 “공영주차장 태양광, 법정 의무 넘어 50면으로 확대해야”
  5. 무인점포 17번 절취한 절도범 어떻게 잡혔나?(영상)
  1. [충남도민과의 약속, 후보 공약 비교] 박수현 "산업·사회에 AI도입" vs 김태흠 "민선8기에 이미 시작"
  2. 때 이른 더위 식히는 쿨링포그
  3. [2026 행복한 대전교육 프로젝트] 다문화 사회의 해답 '학생 맞춤형 교육'에서 찾다
  4. 막판 판세 흔들 변수는?… 조직력 집중
  5. "안 걸릴 줄 알았나?"… 무인점포 한 곳서 17차례 절도 20대 검거

헤드라인 뉴스


21일 공식 선거운동 시작… 정청래·장동혁 ‘충청 앞으로’

21일 공식 선거운동 시작… 정청래·장동혁 ‘충청 앞으로’

6.3 지방선거 공식선거운동 첫날인 21일 여야 대표가 나란히 최대격전지 금강벨트를 공략하며 선거일까지 13일간의 열전에 돌입한다 정청래 더불어민주당 대표와 국민의힘 장동혁 대표는 각각 충청권 각 시도지사 출정식 등에 참석, 각당 지선 프레임인 내란청산과 정권심판을 호소하는 것이다. 이들이 공식 선거전 첫날부터 충청권에서 맞불을 놓는 이유는 지방선거 승리를 위해선 중원에서 절대 밀려선 안 된다는 절박감을 반영한 행보로 풀이된다. 더불어민주당 허태정 대전시장 후보는 21일 오후 3시 중구 으능정이 문화의거리 이안경원 앞에서 출정식을..

스타벅스 `5·18 이벤트` 파장… 지역 시민단체 "반인륜적 마케팅"
스타벅스 '5·18 이벤트' 파장… 지역 시민단체 "반인륜적 마케팅"

"오월 영령을 모욕하고 역사를 희화화한 스타벅스는 진정성 있게 사죄하라!" 스타벅스가 5·18 민주항쟁 기념일에 진행한 '탱크데이' 이벤트를 두고, 지역사회의 지탄이 쏟아지고 있다. 이와 관련 스타벅스는 두차례 공식 사과와 대표 경질 등 사태 진화에 나섰으나, 시민사회단체는 "이번 사안은 단순 실수가 아닌 반역사적·반인륜적 마케팅"이라고 규탄하며, 진정성 있는 사과와 재발 방지대책을 촉구했다. 스타벅스 코리아는 지난 18일 5·18 민주화운동 기념일을 맞아 '탱크데이' 텀블러 할인 행사를 진행했다 여론의 뭇매를 맞았다. '탱크데이'..

[청년이 미래-1편] "나에게 딱 맞는 청년월세지원사업은?" 대전시 vs 국토부
[청년이 미래-1편] "나에게 딱 맞는 청년월세지원사업은?" 대전시 vs 국토부

대전시 청년들의 주거비 부담을 덜어주기 위한 '2026 청년월세지원사업'이 본격화되면서 청년들의 관심이 집중되고 있습니다. 올해 대전시 자체 사업과 국토교통부(이하 국토부)의 주관 사업이 2026년에 각각 진행돼 청년들의 선택 폭이 넓어졌습니다. 다만 두 사업은 중복 지급이 불가능하므로 본인의 조건에 맞춰 더 유리한 사업을 똑똑하게 골라야 합니다. 두 사업은 매월 최대 20만 원의 월세를 지원한다는 점은 같지만, 세부자격 요건과 지원 기간에서 뚜렷한 차이를 보입니다. ▲나이 기준 : 대전시 '19~39세' vs 국토부 '19~34세..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 공식 선거운동 D-1, 선거벽보 점검 공식 선거운동 D-1, 선거벽보 점검

  • 대전시장 후보자 토론회 대전시장 후보자 토론회

  • 어려운 이웃을 위한 자비의 쌀 나눔 어려운 이웃을 위한 자비의 쌀 나눔

  • 전국동시 지방선거 투표용지 인쇄 전국동시 지방선거 투표용지 인쇄