삼성 지원 연구팀, 저전력·고성능 `차세대 반도체` 핵심소재 합성법 개발

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[디지털타임스 박정일 기자] 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받은 국내 대학 연구진이 차세대 반도체용 소재 합성 신기술을 개발해 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 이름을 올렸다. 반도체 전력 효율을 한층 강화할 수 있는 기술로, 미래 반도체 시대를 한층 더 앞당길 수 있는 기술로 평가받았다.

17일 삼성 뉴스룸에 따르면 손준우 포스텍 신소재공학과 교수 연구팀(제1저자: 박윤규 박사과정생, 교신저자: 손준우 교수)이 500℃ 이상의 고온에서만 합성할 수 있었던 높은 결정성의 루틸 TiO₂(이산화티타늄)를 낮은 온도(50~150℃)에서도 만들 수 있는 기술을 세계 최초로 개발해 지난 16일(현지시간) '네이처 커뮤니케이션'에 소개됐다.

광촉매 역할을 하는 이 물질은 작은 전압에서도 많은 양의 전하를 저장할 수 있어 고성능 D램, 3D 모노리식(monolithic) 반도체 등 차세대 디바이스용 소재로 주목받고 있다. 하지만 지금까지는 이를 합성하기 위해서는 매우 높은 온도가 필요해 제작에 어려움이 있었다. 저온에서는 산소결함이 발생하기 쉬워 균일한 품질을 얻기 어렵다는 문제 때문이었다.

이번에 손준우 교수팀이 찾아낸 방법은 비교적 낮은 온도에서도 산소 이온을 충분히 공급할 수 있어, 산소 결함이 거의 없는 균일한 품질의 루틸 TiO₂를 얻을 수 있다. 손준우 교수팀은 이를 기반으로 차세대 반도체 소자 개발에 주력할 계획이다.

손 교수는 "산화물 이종접합 연구를 진행하던 중 이런 현상을 우연히 발견했다"며 "열 대신 계면에서의 이온 이동을 통해서도 산화물의 결정화가 가능함을 보여준 최초의 연구"라고 말했다.

이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 2017년 9월부터 수행했다. 삼성미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 2013년부터 10년간 1조5000억원을 지원하고 있으며, 지금까지 561개 과제에 7189억원의 연구비를 집행했다. 박정일기자 comja77@dt.co.kr

삼성 지원 연구팀, 저전력·고성능 `차세대 반도체` 핵심소재 합성법 개발
차세대 반도체용 소재의 새로운 합성법을 개발해 유력 학술지인 '네이처 커뮤니케이션'에 소개된 손준우(왼쪽 세번째) 포스텍 교수 연구팀이 기념사진을 찍고 있다. <삼성전자 제공>






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