◎KAIST 이재영 교수팀 새 제작공법 개발/반응속도 실리콘보다 우수·열에도 강해차세대 반도체소자로 사용될 박막형 다이아몬드의 제작공법이 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST) 재료공학과 이재영 교수팀은 5일 메탄가스를 이용해 다이아몬드 분자를 고른 방향(단결정)으로 배열하는데 성공했다고 밝혔다.
이교수팀이 개발한 공법은 우선 메탄가스에 수소를 혼합시킨뒤 섭씨 1,000도로 가열한뒤 초단파를 3∼4시간 쬐어 메탄가스에 들어있는 탄소원자를 분리시켰다. 이 탄소원자는 전기가 흐르는 실리콘 기판에 붙으면서 1㎛(100만분의 1m)두께의 다이아몬드를 형성하게 된다. 실리콘 기판밑에는 흑연판을 설치, 플라즈마의 운동을 활발하게 하고 탄소원자가 일정한 방향으로 배열되도록 했다.
메탄가스로 박막형 다이아몬드를 만드는 방법은 여러가지가 알려져있으나 기존 방법으로 제작한 다이아몬드는 분자들이 불규칙한 방향으로 배열, 반도체의 재료로는 사용할 수 없었다.
그러나 이번에 개발한 다이아몬드는 원자 배열이 일정하고 전기적 특성이 뛰어나기 때문에 높은 온도를 필요로 하는 반도체, 고출력 집적회로, 레이저 등 특수 분야의 재료로 사용될 수 있다.
다이아몬드 반도체는 아직 고른 방향의 박막형 다이아몬드가 개발되지 않아 상용화하지 않고있으나 반응속도가 실리콘 반도체보다 10배이상 뛰어나고 높은 열에도 잘 견뎌 차세대용으로 집중 연구되고 있는 품목이다.
이 박막형 다이아몬드는 이밖에 강도가 높다는 특성으로 연삭·연마재 등 산업전반에 사용될 수 있을 것으로 기대되고있다.
이교수팀은 앞으로 이번 공법의 다이아몬드 생성속도를 빠르게 하는 한편 다이아몬드를 반도체소자로 활용할 수 있는 소자배열연구에 착수, 다이아몬드 반도체의 기반기술 개발에 나설 예정이다. 이교수팀은 이번 공법 개발과 관련해 올초 국내특허를 출원했으며 9월께 미국에 특허출원할 예정이다.<선년규 기자>
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