실리콘 반도체 두께 10분의 1 수준 ‘미래소재 반도체’ 개발

  • 경제/과학
  • IT/과학

실리콘 반도체 두께 10분의 1 수준 ‘미래소재 반도체’ 개발

  • 승인 2016-11-09 19:00
  • 신문게재 2016-11-09 6면
  • 최소망 기자최소망 기자
▲ 이영희 나노구조물리 연구단 연구단장(공동교신저자)
▲ 이영희 나노구조물리 연구단 연구단장(공동교신저자)


IBS, ‘그래핀-이황화몰리브덴-그래핀’ 샌드위치 초박막 반도체

두께가 1.33㎚, 실리콘 반도체의 과다전력과 발열 문제 극복


차세대 반도체 개발에는 초소형ㆍ고효율 연구가 핵심으로 꼽힌다.

이에 연구자들은 기존 실리콘 반도체가 아닌 미래 소재로 ‘그래핀과 이황화몰리브덴(MoS₂)’의 가능성에 주목하고 있다.

일반적으로 금속성을 보이는 그래핀은 특수한 구조로 만들거나 특정 환경에서만 반도체 특성이 나타나 실생활 고성능 반도체로서는 활용도가 낮다.

따라서 최근 그래핀은 MoS₂등 반도체 특성이 있는 2차원 물질 조합해 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

기초과학연구원(IBS)은 나노구조물리연구단(단장 이영희) 연구진ㆍ성균관대 전자전기공학부 유우종 교수 연구진ㆍ미국 UCLA 화학과 시앙펑 두안 교수 연구진은 공동으로 1.3nm 두께의 초박막 ‘그래핀-MoS₂-그래핀(그래핀-MoS₂ 적층) 반도체’ 광센서를 개발했다고 9일 밝혔다.

그래핀-MoS₂ 적층 반도체는 그래핀과 MoS₂가 중첩되는 모든 영역에서 광전류가 발생해 매우 실용적인 반도체로 알려졌다.

기존에는 3차원 물질인 실리콘이 반도체의 주재료로 사용됐으나, 전문가들은 실리콘 반도체의 한계 두께를 14nm로 본다.

연구진은 2차원 물질인 MoS₂과 그래핀을 각각 반도체와 전극 소재로 사용해 문제를 해결했다.

이번에 개발된 적층 반도체는 두께가 1.33nm로 매우 얇아 동작에 필요한 전압을 크게 낮출 수 있다.

이것으로 실리콘 반도체의 과다전력 소모와 발열 문제도 극복할 수 있게 된 것이다.

또 초고효율 광소자 개발이 탄력을 받을 전망이다.

그래핀-MoS₂-그래핀 적층 구조는 ‘p-n접합 다이오드’가 아니어도 매우 높은 광전류를 생산할 수 있기 때문이다.

1장의 MoS₂(광흡수율 3%)는 7장의 MoS₂(광흡수율 12%)보다 7배 높은 광전류가 흘렀다.

p-n접합 다이오드는 p형 반도체와 n형 반도체가 결합한 형태를 p-n접합이라 하고 전극을 붙인 p-n접합을 p-n접합 다이오드라고 한다.

유우종 교수는 “연구 성과가 상용화되면 2차원 소재 기반 기술 개발로 미래의 초고속 반도체, 고효율 광전소자, 신개념 투명 유연소자 개발 및 응용 연구가 가속화 될 것”이라며 “나노미터 두께의 초박막 반도체가 상용화되면 현재 반도체 시장 규모에 버금가는 경제적 효과가 있을 것”이라고 전망했다.

이번 연구결과는 9일 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@

▲ 유우종 성균관대 전자전기공학부 교수(공동교신저자)
▲ 유우종 성균관대 전자전기공학부 교수(공동교신저자)

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 충남대-국립공주대 통합안 최종 부결
  2. '1대 5만' 국가기본지질도 완성…지질자원연구원 "광물과 지층에 대한 보물지도"
  3. KH한국건강관리협회, 어르신 체육대회서 건강캠페인 펼쳐
  4. [인터뷰]서영식 충남대 지식융합학부 교수
  5. 4극3특 지역맞춤 R&D 본격 착수…충청권 "연구와 실증·제조 연계 선순환 목표"
  1. 대전 국악 진흥 방안 모색 정책토론회
  2. [독자제보] 공공기관은 지역에 있는데 체육시설은 ‘문턱’… "시민 개방기준 필요해"
  3. 알테오젠, 유성 둔곡 생산라인 통해 의약품생산 자립 추진
  4. [날씨] 충청권 낮 최고 27도… 주말에도 큰 일교차
  5. 여성기업인들의 마음 나눔으로 이어지다

헤드라인 뉴스


4극3특 지역맞춤 R&D 착수…충청권 "연구와 실증·제조 연계 선순환 목표"

4극3특 지역맞춤 R&D 착수…충청권 "연구와 실증·제조 연계 선순환 목표"

"국가R&D의 대전과 실증 및 스마트도시의 세종 그리고 제조역량과 첨단모빌리티의 충남·충북까지 충청권은 큰 가능성을 지니고 있습니다. 그러나 단절되어 있는 구조를 보완해 이를 연계해 선순환 구조를 마련해야 한다." 과학기술정보통신부가 10일 개최한 '4극3특 지역 자율 R&D 사업 출범식'에서 대전·세종·충북·충남의 중부권역사업단장을 맡은 한국과학기술원(KAIST) 김경수 기계공학과 교수는 이렇게 진단했다. 이날 KAIST에서 개최된 지역 자율 R&D(연구개발) 사업 출범식은 지역이 주도적으로 R&D를 기획하고 권역의 혁신주체들이..

대덕구 당정, 지역현안 해결 `한뜻`…국·시비 확보 총력
대덕구 당정, 지역현안 해결 '한뜻'…국·시비 확보 총력

대전 대덕구는 더불어민주당 대덕구지역위원회와 당정협의회를 열고 주요 현안과 지역발전과제를 논의하며 내년도 국·시비 확보를 위한 당정 공조에 뜻을 모았다고 11일 밝혔다. 이날 구청 대회의실에서 열린 협의회에는 김찬술 대덕구청장과 박정현 더불어민주당 대덕구지역위원장, 김기흥·박은희 대전시의원, 이삼남·정창희·서미경·정미선 대덕구의원, 대덕구지역위원회 부문별 위원장 등이 참석했다. 구는 내년도 국·시비 확보가 필요한 주요 현안사업 10건을 보고하고, 사업비가 내년도 예산에 반영될 수 있도록 당 차원의 적극적인 협력을 요청했다. 주요 사..

미래대응기금에 지방재정 `비상`… 교부세 감소 우려 확산
미래대응기금에 지방재정 '비상'… 교부세 감소 우려 확산

이재명 정부가 내년 162조 원 규모의 미래대응기금을 신설하는 과정에서 지방재정에 적신호가 들어왔다. 기금 재원을 마련하기 위해 내국세에서 일정액을 먼저 떼어낸 뒤 지방교부세를 산정하는 방식이 추진되고 있기 때문이다. 지방으로 내려가는 자주 재원이 크게 줄어들 수 있어 충청권 등 전국 시도는 재정 자율성 훼손을 걱정하며 공동 대응에 나설 움직임이다. 10일 중도일보 취재결과, 지난달 정부는 반도체 추가 세수 등에 따른 재원으로 내년 162조 3000억 원 규모의 미래대응기금을 신설하겠다고 밝혔다. 미래대응기금을 통해 청년과 국가 성..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 추석맞이 대청소…‘거리를 깨끗하게’ 추석맞이 대청소…‘거리를 깨끗하게’

  • 쌀쌀해진 날씨에 긴팔 등장 쌀쌀해진 날씨에 긴팔 등장

  • 인플루엔자 국가예방접종 안내문 부착 인플루엔자 국가예방접종 안내문 부착

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