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. 충청권 앵커 첫 성적표… 충남 S, 대전 A, 세종·충북 C
  2. 최교진 교육부 장관 충남대 방문… ‘서울대 10개 만들기’ 실행 속도
  3. 단순 사기 송치 ‘의정부 모텔 신생아 사건’… 검찰 보완수사로 살해방조 밝혀
  4. 정부출연 연구기관 핵심임무 다시 짠다…연내 대국민 보고회
  5. [춘하추동] 공감하는 사회를 바라며
  1. 호남에 반도체 짓는데 송전선로는 충남으로?… 지역 주민 반발 확산
  2. 성평등부·법무부 이전 나비효과… 정부세종4청사 건립 현실화
  3. 충남대-공주대 통합 향방 가를 투표 돌입…10일까지 찬반투표
  4. 대전 수능 지원자 2.4% 감소…졸업생은 증가, ‘N수생’ 변수 부상
  5. 충남대학교와 국립공주대학교 통합 찬반 투표 시작

헤드라인 뉴스


추석 앞두고 돌아온 온통대전…골목상권 ‘훈풍’ 불까

추석 앞두고 돌아온 온통대전…골목상권 ‘훈풍’ 불까

추석 명절을 앞두고 대전 지역화폐인 '온통대전'이 새롭게 업그레이드 돼 돌아오면서 지역 상권에 모처럼 소비가 살아날지 관심이 쏠리고 있다. 장보기와 외식 등 명절 소비가 늘어나는 데다 9월 한 달간 캐시백이 15%로 확대되면서 골목상권과 전통시장에서도 매출 회복에 대한 기대감이 커지고 있다. 9일 대전시와 소상공인 등에 따르면 온통대전은 이달 1일부터 다시 운영에 들어갔다. 월 충전 한도는 30만 원으로, 9월에는 기본 캐시백 10%에 추석 특별 혜택 5%포인트가 더해져 15%가 적용된다. 추석을 앞두고 지역화폐를 통한 소비가 본격..

대전·세종·충남 취업자 수 4만 9300명 늘었다… 전국 증가폭의 ‘4분의 1’
대전·세종·충남 취업자 수 4만 9300명 늘었다… 전국 증가폭의 ‘4분의 1’

대전·세종·충남지역의 8월 취업자 수가 지난해 같은 달보다 4만 9300명 증가한 것으로 나타났다. 특히 충남은 제조업과 상용근로자를 중심으로 취업자 크게 늘며 지역 고용 확대를 이끌었다. 9일 국가데이터처와 충청지방데이터청이 각각 발표한 '8월 고용동향'에 따르면, 대전·세종·충남 3개 시·도의 취업자는 모두 238만 5300명으로, 지난해 같은 달보다 4만 9300명(2.1%) 증가한 것으로 집계됐다. 이날 국가데이터처가 발표한 전국 취업자 수는 2915만 1000명으로 같은 기간보다 18만 4000명(0.6%) 늘었다. 이는..

`세종시=행정수도` 완성의 릴레이 외침… 전 국민에 닿는다
'세종시=행정수도' 완성의 릴레이 외침… 전 국민에 닿는다

22년 만의 골든타임을 지켜내기 위한 사투. '세종시=행정수도' 완성의 외침이 수도 서울의 한복판에서 지속되고 있다. 이 같은 움직임이 범국민 공감대 확산으로 이어져 낡은 '관습헌법'의 틀을 깨고, 국가균형성장의 대전환을 가져올지 주목된다. 이에 앞서 물밑에선 국가균형발전과 수도권 과밀 해소로 탄생한 행정수도의 틀이 점점 굳건히 다져지고 있다. 국민적 공감대와 여·야 정치권의 결단만 남겨두고 있기에 국회 여의도 의사당 앞 외침이 더욱 절실하게 들려오고 있다. 실제 허허벌판의 세종시는 어느덧 44개 중앙행정기관과 15개 국책연구기관을..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 인플루엔자 국가예방접종 안내문 부착 인플루엔자 국가예방접종 안내문 부착

  • 코레일, 철도 중심 지역관광 활성화 워크숍 개최 코레일, 철도 중심 지역관광 활성화 워크숍 개최

  • ‘들어가라’ ‘들어가라’

  • ‘나눔의 의미도 배우고 책도 읽고’ ‘나눔의 의미도 배우고 책도 읽고’