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기초과학연구원, 세계 최초 3차원 원자층 반도체 개발

(아시아뉴스통신= 이기종기자) 기사입력 : 2019년 07월 29일 09시 56분

원자 두께 반도체 표면에 돌기가 돋은 형태의 신소재를 개발한 기초과학연구원(IBS) 원자제어 저차원 전자계 연구단 연구는 세계적인 학술지인 사이언스 어드밴시스(Science Advances, IF 12.804)지에 7월 27일 게재됐다.(자료제공=IBS)

기초과학연구원(IBS)은 원자제어 저차원 전자계 연구단이 원자 두께 반도체 표면에 돌기가 돋은 형태의 신소재를 개발했다고 29일 밝혔다.

두께가 거의 없는 2차원 반도체는 투명하고 전기전도도가 높아 차세대 초소형․저전력 전자기술로 2차원 반도체를 실리콘 기판에서 분리하면 유연한 막이 되는데 이를 ‘멤브레인(membrane) 반도체’라고 부른다.

더욱이 2차원 반도체를 접거나 구부려 입체감을 부여할 경우 기존과는 다른 독특한 성질이 있어 지금까지 2차원 반도체의 균일한 대(大)면적 합성은 평면 형태로만 가능했다.

이는 극도로 얇은 두께로 인해 굴곡 부분이 찢어지거나 구겨져 불완전했기 때문이다.

연구진은 이러한 제한점을 해결하기 위해 멤브레인 반도체를 입체 구조로 만들기 위한 연구를 진행했다.

연구과정을 보면 우선 10 nm(나노미터․1nm는 10억 분의 1m) 크기의 바늘모양 돌기들이 규칙적으로 정렬된 지름 4인치 크기 기판을 제작했다.
 
이어 그 위에 유기금속화학증착법을 이용해 24시간가량 천천히 이황화몰리브덴(MoS2)을 증착시켰다.

이 연구결과에 의하면 몰리브덴(Mo) 원자 1개와 황(S) 원자 2개가 정확히 층을 이루어 균일한 두께로 기판 위에 대면적 멤브레인 반도체를 만드는 데 성공했다.

특히 이번에 개발된 반도체는 접착메모지처럼 간단히 떼었다 붙였다 할 수 있어 이를 활용해 떼어낸 멤브레인 반도체는 새로운 기판이나 플라스틱, 인체 피부 등 다양한 표면에 붙일 수 있다.

조문호 부연구단장은 “개발한 멤브레인 반도체는 광자가 나오는 지점을 조절하는 연구에 쓰일 수 있어 향후 양자컴퓨팅 소자 기술로도 연결될 수 있다”고 말했다.

이 연구는 세계적인 학술지인 사이언스 어드밴시스(Science Advances, IF 12.804)지에 7월 27일 게재됐다.
 

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