그래핀 대체할 흑린 이용해 '옹스트롬' 단위 반도체 소자 구현

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 차세대 물질을 이용해 나노미터 한계를 뛰어넘어 옹스트롬 단위의 아주 작은 반도체를 만들 기술을 선보였다.

이종훈 기초과학연구원 다차원탄소재료연구단 그룹리더.(사진=기초과학연구원)

기초과학연구원(IBS)은 이종훈 다차원 탄소재료 연구단 그룹리더(UNIST 교수) 연구팀이 2차원 흑린을 이용해 선폭 4.3옹스트롬(0.43나노미터)의 전도성 채널을 구현했다고 30일 밝혔다.

2차원 흑린은 그래핀을 대체할 반도체 소재로 주목받는 물질이다. 두께가 원자 한 층 정도여서 유연하고 투명한 소자에 이용하고, 그래핀과 달리 전기를 통하게 했다가 통하지 않게 하는 제어도 쉽게 할 수 있다.

그동안 흑린과 같은 2차원 물질들을 반도체 소자로 활용하려 했지만 소자화하는 공정 과정에서 발생하는 결함이 발생한다는 문제가 있었다.

연구팀은 다층의 2차원 흑린 각 층 사이에 구리 원자를 넣었고, 흑린에 얇은 구리 박막을 쌓아 열처리했다. 흑린의 원자구조로 인해 구리 원자가 2차원 흑린에 0.43나노미터의 미세한 폭을 유지하며 삽입됐다.

연구팀은 이를 원자분해능 투과전자현미경(TEM)으로 확인했고, 이렇게 형성된 0.43nm 두께의 전도성 채널이 반도체 소자 전극으로 사용될 수 있다고 설명했다.

이종훈 그룹리더는 “흑린은 2차원 반도체 소자 분야에서 그래핀을 능가할 물질로 각광 받는다”며 “기존 나노미터 한계를 뛰어넘는 초극미세 소자로 활용할 가능성을 확인했다”고 말했다.

연구결과는 지난 29일 나노분야 국제 학술지인 ‘나노레터스(Nano Letters)’ 표지논문으로 게재됐다.