반도체-금속 넘나드는 신소재, 국내연구진 세계 첫 개발…용도는?

국내연구진이 온도 조절만으로 반도체와 금속을 넘나드는 신소재를 개발했다.

양희준 기초과학연구원(IBS) 연구위원(성균관대 에너지과학과 교수) 팀은 섭씨 15도에서는 반도체였다가 500도로 가열한 뒤 상온으로 낮추면 도체가 되는 소재를 세계 최초로 개발하고 물리학 분야 국제학술지 ‘네이처 피직스’ 4일자에 발표했다.

현재 전자제품에 들어가는 반도체 소자를 만들기 위해서는 반도체 물질과 금속을 접합하는 복잡한 공정을 거쳐야만 한다. 세계 각국 연구진은 이런 불편함을 해소하기 위해 반도체와 도체 성질을 모두 가질 뿐 아니라 이를 조절할 수 있는 2차원 화합물을 만들고자 했으나 지금까지는 성공하지 못했다.

연구진은 텔레늄(Te)과 몰리브데늄(Mo)이라는 원소를 합성해서 상온에서 안정적인 반도체 성질을 가질 뿐 아니라 온도를 500도까지 높였다가 낮추면 금속으로 성질이 바뀌는 신물질을 개발했다. 이 물질을 이용하면 복잡한 공정을 고치지 않고 단일물질을 이용해서 전자제품에 들어가는 반도체 소자를 만들 수 있을 것으로 기대된다.

특히 이 신물질은 두께가 성인 머리카락의 10만 분의 1에 해당하는 0.8nm(나노미터)로 매우 얇고 투명해서 투명디스플레이나 몸에 착용하는 웨어러블 기기에 활용할 수 있을 것으로 전망된다. 양 교수는 “실리콘 반도체 웨이퍼처럼 대면적으로 제작하는 기술과 표면 가공 기술 등을 추가로 개발해야 상용화가 가능하다”면서 “5년 내에 산업 전반에 응용할 수 있는 소자를 만드는 것이 목표”라고 밝혔다.

최영준 동아사이언스 기자 jxabbey@donga.com