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카멜레온 소재로 2차원 반도체 혁신 가져온다 -IBS, 레이저 쬐어 반도체-도체 자유자재 변환- 국내 연구진이 외부 환경에 따라 몸의 색깔이 변하는 카멜레온처럼, 온도에 따라 반도체에서 도체로 변신하는 2차원 신소재를 활영하여 전력손실이 적고 속도가 매우 빠른 차세대 반도체 소자를 개발했다. 머리카락 굵기의 10만분의 1수준인 0.8nm 두께의 다이텔레륨 몰리브데늄을 이용한 것으로 소형화에 한계가 있는 실리콘을 대신해 휘어지고 늘어나는 차세대 소자용 소재로 급부상할 전망이다. 연구진이 개발한 소자는 15℃ 정도의 상온에서는 반도체 상태였다가 레이저를 쬐면 고온에 노출된 부분만 도체 상태로 변하는 성질을 가졌다. 반도체 소자의 전극 접합 부위에 레이저를 쬐는 바법으로 전류가 잘 흐르는 도체로 바꾸어 소자를 제작할 수 있는 것이다.  (반도체-금속-계면-제어-소자-개념도) 연구진은 새로운 소자를 만들 때, 반도체 소자의 특성을 유지하면서 금속전극과의 접합 부위만 도체상태로 바꿔 두 물질 경계에서 생기는 저항을 낮춤으로써 에너지 손실을 줄이는 한편 소자의 효율을 올리는데 성공했다. 연구진은 지난 5월 500℃이상 온도에서 반도체 성질이 금속성질로 바뀌는 소재 특성을 밝힌데 이어, 레이저를 쬐는 간단한 방법을 이용하여 신개념의 반도체 소자를 제작할 수 있음을 증명했다. 전자기기의 동작속도를 좌우하는 전자이동도가 기존(2차원 반도체 소자)대비 50배 이상 커 초고속, 저전력 전자기기 구현에 적합하고 공정이 간단해 제작비용을 줄일 수 있는 것이 장점이다. 향후 상용화를 위해서는 소재의 대면적화, 표면가공 기술등의 개발이 이뤄져야 한다고 연구진은 내다봤다. 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 산하 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 나노구조물리연구단(단장 이영희) 연구팀과 성균관대학교 에너지과학과 양희준 교수 연구팀이 공동으로 수행하였다. 이번 연구를 주도한 양희준 성균관대학교 에너지과학과 교수는 “2차원 소재의 국소적 상전이를 통한 새로운 소자 개념을 제시한 것이 가장 큰 성과”라며 “5년 안에 반도체 산업 전반에 응용 가능한 소자를 개발하는 것이 궁극적인 목표다”라고 말했다. 이번 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발간하는 세계 최고권위의 과학저널 사이언스(Science, IF 33.611)2) 8월 14일자(예상 미국동부시 8.6.(목) 14:00, 한국시간 8.7.(금) 새벽 03:00)에 게재되었다. |
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- 최종수정일 2023-11-28 14:20
