성균관대,3나노미터급 초박막 반도체 세계최초 개발

성균관대는 25일 성균나노과학기술원 유원종 교수 연구팀이 '초박막 소재(MoS2)를 기반으로 한 두께 3나노미터급(1나노미터: 10억분의 1미터) 반도체'를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

이번에 개발된 초박막 반도체는 유비쿼터스, 모바일, 플렉시블, 웨어러블 환경 구현을 위한 반도체 소자의 초소형화 및 초절전형이 가능한 원천기술로 미래 신산업을 창출할 수 있는 핵심기술을 선점했다는데 의미가 있다. 현재 해당 기술은 국내외 특허 출원 중이다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프런티어사업의 하이브리드인터페이스 기 반미래소재연구단의 일환으로 성균관대학교 유원종 교수가 수행했다. 연구결과는 권위 있는 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(nature communcations) 온라인으로 24일에 게재됐다.

연구팀은 기존 3차원(3D) 구조의 규소로 만들어지는 반도체 소자와 달리 2차원(2D) 구조를 갖는 소재인 황화몰리브데늄(MoS2)을 반도체 소재로 활용해 수직형 p-n 접합소자를 제작하는데 성공했다.

이번 연구는 MoS2 신물질이 차세대반도체로 사용될 수 있는 가능성을 세계 최초로 확인했으며 또 반도체 소자 두께와 에너지 소모를 4배 이상 줄이는 데도 성공했다. 이로 인해 현재 규소기반 반도체 소자의 중요한 걸림돌인 과다전력소모 문제를 극복할 수 있으며 규소기반 반도체를 대체해 초고효율 광소자 개발에도 중요하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

유원종 교수는 "p-n 접합소자는 많은 반도체 전자회로의 기본 소자로 쓰이므로 이러한 기본 소자를 이루는 물질이 2D 소재로 대체될 경우 미래의 초고속 반도체, 고효율 광전소자, 신개념 투명 유연소자 개발 및 응용 연구를 가속화할 것"이라고 밝혔다.

[e-mail] 김병덕 기자