국내 연구진이 ‘카멜레온’처럼 온도에 따라 반도체에서 도체로 변신하는 신소재를 활용해 전력 손실은 적고, 속도는 빠른 차세대 반도체 소자를 개발했다.
미래창조과학부 기초과학연구원(IBS)의 나노구조물리연구단과 양희준 성균관대 에너지과학과 연구팀은 2차원 신소재인 ‘다이텔레륨 몰리브데늄(MoTe2)’에 레이저를 쬐어 반도체 성질은 유지하되 특정 부위만 도체로 변하는 반도체 소자를 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 최고 권위의 국제 학술지인 ‘사이언스(Science)’ 7일자에 게재됐다.
MoTe2는 상온에서는 반도체 상태지만 고온에 노출됐다가 상온으로 돌아오면 도체로 변하는, 반도체와 도체의 물성을 함께 가지는 소재다. 연구팀은 올해 5월 MoTe2가 500도 이상에서 반도체 성질이 금속 성질로 바뀌는 특성을 밝혀낸 바 있다.
연구팀에 따르면 반도체 소자는 금속의 도체와 전자의 통로역할을 하는 반도체 물질을 결합해 제작하는데, 두 물질 간 경계면의 전기저항이 커 소자 작동에 필요한 에너지 중 3분 2가 열에너지로 소모되는 문제가 있었다.
그런데 MoTe2를 활용하면 반도체와 도체를 접합하는 기존 방식 대신 레이저를 쬐는 간단한 방법으로 반도체 전극 접합 부위를 도체로 변하게 할 수 있다. 이렇게 하면 접합면 저항이 줄어들어 전력 손실을 줄이면서, 전자기기의 성능을 좌우하는 ‘전자이동도’가 최대 50배까지 향상될 수 있다는 게 연구팀의 설명이다. 또 도체와 반도체 간 접합 과정이 필요 없어 소자를 만드는 공정도 간소화돼 제작 경비가 절감될 것으로 전망된다.
박민식기자 bemyself@hankookilbo.com
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