레이저 쪼여 전력 손실 절감… 50배 빠른 반도체 소자 개발

국내 연구진이 원자 한 층 두께의 신소재를 이용해 기존 초박막 반도체보다 속도가 50배 빠른 반도체 소자를 개발했다. 이영희 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단장과 양희준 연구위원(성균관대 에너지과학과 교수)은 에너지 손실이 적고 속도가 빠른 반도체 소자를 만드는 데 성공해 국제학술지 ‘사이언스’ 7일 자에 발표했다.

현재 사용되는 실리콘 반도체는 전극 역할을 하는 도체와 전자의 통로 역할을 하는 반도체 물질을 붙여서 만든다. 하지만 두 물질의 경계면에서 생기는 전기저항이 커서 소자를 작동하는 데 들어가는 에너지의 3분의 2가 열에너지로 소모된다는 단점이 있다. 연구진은 이 문제를 개선할 대안으로 상온에서는 반도체 상태를 유지하지만 500도 이상 고온에 노출됐다가 상온으로 돌아오면 도체로 변하는 카멜레온 같은 성질을 가진 ‘다이텔루륨 몰리브데늄(MoTe2)’이라는 신소재에 주목했다.

연구진은 레이저를 쪼여 주는 간단한 방법으로 MoTe2 에서 전극 부위만 도체 상태로 바꾼 뒤 여기에 금속을 붙여 초박막 반도체를 만들었다. 이 반도체의 작동 속도는 다른 초박막 반도체보다 50배가량 빨랐다. 반도체와 전극 사이에서 발생하는 저항이 30∼40배 줄었기 때문이다.

최영준 동아사이언스 기자 jxabbey@donga.com