재료연 제공
재료연구소 표면기술연구본부 조병진 박사팀은 함명관 인하대 교수, 남재욱 성균관대 교수, 아자얀 미국 라이스대 교수 연구팀과 공동으로 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도로 얇은 고성능 트랜지스터 소자를 금속 없이 2차원 도체 소재와 계면 접합기술을 접목해 제작하는 데 성공했다고 16일 밝혔다.
연구팀은 2차원 반도체 소재(텅스텐 다이셀레나이드)와 2차원 도체 소재(니오비윰 다이셀레나이드)를 마치 종이 두 장을 겹치는 방식으로 매우 얇고 잘 휘는 트랜지스터 소자를 만들었다. 기존에는 2차원 도체를 대신해 팔라듐과 같은 금속을 이용했는 데, 2차원 반도체와 금속이 만나면 계면의 청정도와 균일도가 떨어져 소자의 성능을 크게 떨어 뜨리는 원인으로 작용한다. 2차원 반도체와 금속이 만나 계면이 금속으로 인해 울퉁불퉁해져 결함이 생기기 때문이라는 게 연구팀의 설명이다.
연구팀은 금속을 대신해 유사한 전기적 성질을 지니면서 얇은 2차원 도체 소재를 계면에 넣어 깨끗하고 균일한 계면을 형성하는 데 성공했다. 이렇게 제작된 트랜지스터 소자는 기존 금속 소재를 사용했을 때보다 전기를 빨리 통과시킬 수 있어 소자 성능을 5배 가량 향상시켰다.
조병진 박사는 "이 기술은 차세대 2차원 반도체 소자 집적화 기술로 활용돼 얇은 트랜지스터 소자를 사용해야 하는 웨어러블 컴퓨터의 상업화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이 연구는 재료연 주요사업과 연구재단 신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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