0.25나노미터…원자 하나 두께만 한 반도체 개발



(서울=연합뉴스) 정성호 기자 = 원자 한 개의 두께를 가진 반도체 소재를 국내 연구진이 개발했다.

안종렬 성균관대 교수(교신저자)와 신하철 박사과정생(제1저자)이 나노물질로 만들 수 있는 한계치인 0.25나노미터(㎚=10억분의1ｍ)의 두께로 된 초박막 반도체 개발에 성공했다고 한국연구재단이 25일 밝혔다.

0.25나노미터는 일반적인 원자 한 층의 두께에 해당한다. 현재의 기술로 만들 수 있는 가장 얇은 두께의 반도체를 개발한 것이다.

반도체 소자를 작게 만드는 것은 반도체의 성능 향상이나 가격 절감, 제품 경량화 등을 위한 핵심 요소다.

연구팀에 따르면 현재 국내 반도체 회사에서는 10나노미터급 반도체 소자를 만드는 연구가 이뤄지고 있지만 안 교수팀은 원자 두께의 반도체 소재도 가능할 것으로 보고 한계에 도전했다.

연구팀은 전도체인 그래핀에 절연체의 특성이 있는 질화붕소를 2차원 합금 형태(두 소재를 포갠 형태)로 만들어 실리콘카바이드 기판에 0.25나노미터의 단결정 반도체 소재를 성장시키는 데 성공했다.

안 교수는 "그래핀과 질화붕소는 둘 다 똑같은 크기의 벌집 모양 구조로 되어 있어 한 물질의 결정 사이에 다른 물질의 결정이 수평으로 자리 잡으면서 한 층의 합금이 되는 방식으로 반도체 소자에 필요한 단결정 특성이 있게 할 수 있었다"고 말했다.

연구팀은 또 성장된 0.25나노미터급 초박막 반도체 소재를 이용해 전압을 증폭시키는 전계효과 트랜지스터도 제작했다. 이 소재가 반도체 소자로 활용될 수 있다는 게 입증된 것이다.

안 교수는 "이번 연구는 최소 두께인 0.25나노미터급 초박막 반도체 소자를 상용화할 수 있는 기틀을 마련했다는 데 의의가 있다"고 설명했다.

연구 결과는 화학 분야 국제학술지인 '미국 화학회 저널' 5월 14일자 온라인판에 실렸다.

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