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집적도 한계 넘을 2차원 초미세 반도체 전극 개발

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작성자 신소재공학부 작성일20-05-12 09:04 조회197회 댓글0건

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권순용 UNIST 교수, "반도체 소자 미세화 기대"

국내 연구진이 초미세 반도체 구현을 가능케 할 기술을 개발했다.

권순용 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수 연구팀은 고성능 초미세 반도체 개발에 필수적인 '2차원 금속 전극 물질'을 실리콘 기판에 원하는 형태로 합성하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

반도체 기판 위에 합성한 2차원 금속 텔루륨화 화합물을 표현한 그림. /UNIST 제공
현재 반도체를 연구하는 학계에서는 '반도체의 성능은 2년마다 2배씩 향상된다'는 '무어의 법칙'이 깨진 상황이다. 기존의 실리콘 반도체 칩 안에 집어넣을 수 있는 구성물(소자)의 숫자에 한계가 있기 때문이다. 이를 해결하기 위해 학계에서는 그래핀과 같은 2차원 반도체 물질을 반도체로 개발해 집적도의 한계를 뛰어넘으려는 이른바 '모어 무어(More Moore)' 연구가 활발하다.

하지만 2차원 반도체 개발을 위해 함께 필요한 2차원 금속 전극을 구현하는 데 어려움이 있었다. 2차원 텔루륨화 화합물이 전극 역할을 할 수 있다는 가능성을 보였지만, 텔루륨이 불안정한 물질인 탓에 화합물로 구현하는 일이 어려웠다.

연구팀은 초미세 반도체의 전극 물질로 활용할 수 있는 2차원 텔루륨화 화합물을 합성하는 데 성공했다. 금속 합금 원료인 니켈텔루륨 화합물에서 텔루륨 기체를 증발시킨 뒤 그 기체를 특정 공간에 가두는 공법으로, 반도체 기판의 원하는 위치에 넓은 면적으로 금속 전극을 만들 수 있게 된 것이다.

이렇게 만든 2차원 전극 물질은 결함이 없고 전체 공정이 섭씨 영상 500도 미만의 비교적 낮은 온도에서 몇 분 만에 진행된다. 따라서 기존의 반도체 공정을 그대로 사용할 수 있고 비용 절감 효과도 기대된다.

권 교수는 "새로 개발된 공법을 통해 고순도·고품질의 텔루륨화 화합물 제조가 가능하므로 차세대 반도체 성능 향상과 소자 집적화가 가능할 것"이라고 했다.

이번 연구성과는 국제 학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 4월 20일자로 게재됐다.

 

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