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. [문화 톡] 서양화가 이철우 작가의 또 다른 변신
  2. 與野 행정수도특별법 합의처리로 "세종시 완성" 의지 증명해야
  3. 대전시, 시내버스 이용 에티켓 홍보 확대
  4. 대전서 연이틀 배터리 충전 화재… 전기 이동수단 이용 증가에 '안전주의보'
  5. [문화 톡]노금선 전 MBC 아나운서의 화려한 귀환
  1. 성광진·임전수·이병도·김성근 충청권 민주진보교육감 "초광역 협력 약속"
  2. [내방] 백동흠 대전경찰청장 등
  3. 맹수석 대전교육감 예비후보 단일화 재논의 제안에 후보들 반응 '싸늘'
  4. 'IBS 과학문화센터' 일상 속 과학을 만나는 공간으로 자리매김
  5. 안전지도 해도 사고 나면 무조건 교사 책임?…사라지는 학교 현장체험학습

헤드라인 뉴스


"무색해진 여야 약속" 세종 행정수도법, 지방선거 전 통과 불발

"무색해진 여야 약속" 세종 행정수도법, 지방선거 전 통과 불발

세종 행정수도특별법(이하 행정수도법)이 우여곡절 끝에 국회의 첫 논의 테이블에 올랐지만 위헌 소지와 국민적 공감대를 이유로 제동이 걸렸다. 사실상 지방선거 전 제정이 불발되면서 '조속한 처리'를 강조했던 여야 지도부의 약속이 무색해졌다는 비판이 나온다. 22일 국회에 따르면 이날 열린 국토교통위원회 법안심사소위원회는 행정수도 완성을 골자로 발의된 특별법 5건(황운하·강준현·김종민·김태년·엄태영·복기왕 등 대표 발의)에 대해 논의를 시작했지만 심사를 보류했다. 앞서 행정수도법은 지난달 30일과 이달 14일 소위에도 상정됐지만 65개..

대전 지방선거 광역 및 기초단체장 대진표 완성 전운
대전 지방선거 광역 및 기초단체장 대진표 완성 전운

6·3 지방선거를 40여 일 앞두고 대전 광역 및 기초 단체장 여야 대진표가 완성되면서 전운이 감돌고 있다. 현직 단체장들이 등판 예열을 마치고 본격 링에 오르는 가운데 곳곳에서 '리턴매치'가 성사되며 선거 열기가 빠르게 달아오르고 있다. 2018년 이후 8년 만에 대전에서 3선 구청장이 배출될는지도 촉각이다. 22일 지역 정치권에 따르면, 더불어민주당은 전날 동구청장 후보로 황인호 전 동구청장을, 서구청장 후보로 전문학 전 시의원을 확정했다. 이로써 대전시장과 5개 구청장을 포함한 지역 단체장 선거 구도가 모두 완성됐다. 대전시장..

중동전쟁 여파 나프타 68% 급등… 생산자물가 7개월 연속 상승
중동전쟁 여파 나프타 68% 급등… 생산자물가 7개월 연속 상승

중동전쟁 여파로 나프타 가격이 68% 급등하는 등 생산자물가가 7개월 연속 상승한 것으로 나타났다. 통상 생산자물가가 오르면 시차를 두고 소비자물가에 반영되는 만큼, 향후 물가 상방 압력이 확대될 것으로 전망된다. 22일 한국은행이 발표한 '2026년 3월 생산자물가지수(잠정)'에 따르면, 지난달 생산자물가지수는 125.24(2020=100)로 전월 대비 1.6% 상승했다. 생산자물가는 2025년 9월 이후 7개월 연속 오름세를 보이고 있다. 생산자물가지수가 이처럼 장기간 상승한 것은 환율과 유가가 급등했던 2022년 1~7월 이후..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘에너지 절약 동참해주세요’ ‘에너지 절약 동참해주세요’

  • 자연 속 힐링 요가 자연 속 힐링 요가

  • 실전 같은 소방훈련 실전 같은 소방훈련

  • 도심 속 눈길 사로잡는 영산홍 도심 속 눈길 사로잡는 영산홍