세계 첫 3차원 원자층 반도체 개발

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세계 첫 3차원 원자층 반도체 개발

이준기 기자   bongchu@
입력 2019-07-28 18:09

IBS 조문호 부연구단장 연구팀
원자층 반도체에 돌기 만들어
양자컴 소자용 멤브레인 반도체


기판에 분리해 물에 떠 있는 멤브레인 반도체의 모습으로, 원자 두께 반도체 표면에 돌기를 만들어 개발됐다. IBS 제공



국내 연구진이 원자층 반도체에 오돌토돌한 돌기를 만들어 양자컴퓨터 메모리 소자로 활용할 수 있는 멤브레인 반도체를 개발했다.
기초과학연구원(IBS) 원자제어 저차원 전자계 연구단은 조문호 부연구단장(포스텍 교수) 연구팀이 원자 두께 반도체 표면에 돌기가 돋은 '멤브레인 반도체'를 개발했다고 28일 밝혔다.

두께가 거의 없는 2차원 반도체는 투명하고 전기전도도가 높아 차세대 초소형·저전력 전자기술 후보로 꼽힌다. 2차원 반도체를 실리콘 기판에서 분리하면 유연하고 얇은 막이 있는데, 이를 '멤브레인 반도체'라고 부른다.

2차원 반도체를 접거나 구부려 입체감(3차원)을 부여하면 기존과 다른 독특한 성질이 나타난다. 지금까지 2차원 반도체는 매우 얇은 두께로 인해 굴곡이 찢어지거나 구겨지는 등 불완전한 성질을 띠고 있어 입체감을 부여하기 어려웠다.


연구팀은 10나노미터 크기의 바늘 모양 돌기를 규칙적으로 정렬한 지름 4인치 크기의 기판을 제작했다. 그 위에 24시간 동안 천천히 이황화몰리브덴을 증착해 몰리브덴 원자 1개와 황 원자 2개가 균일하게 층을 이루는 대면적 멤브레인 반도체를 만드는 데 성공했다. 3차원 반도체에 돌기를 더해 3차원으로 만든 것으로, 세계 최초의 3차원 원자층 반도체라는 게 연구팀의 설명이다. 이 반도체는 접착 메모지처럼 쉽게 탈·부착이 가능해 새로운 기판이나, 플라스틱, 인체 피부 등 다양한 표면에 적용할 수 있다.

조문호 부연구단장은 "원자층 반도체에 3차원으로 변형을 가하면 새로운 기능을 부여할 수 있어 유용하게 활용할 수 있다"며 "반도체에 굴곡을 가하면 단일 광자가 나오는 만큼 광자가 나오는 지점을 조절하는 연구에 적용하면 향후 양자컴퓨팅 소자 기술로 발전시켜 나갈 수 있다"고 말했다.이 연구결과는 세계적 학술지 '사이언스 어드밴시스(지난 27일자)' 온라인판에 실렸다.



대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr

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