차세대 반도체 나노소자 기술 개발

광주과학기술원(원장 선우중호)은 신소재공학과 이탁희 교수팀이 양성자 빔으로 나노소자의 구동전압을 선택적으로 제어해 '하이브리드형 상보성 나노소자 논리회로'를 개발하는 데 성공했다고 3일 밝혔다.

이번 연구결과는 세계적인 재료공학분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스'지에 오는 5일 게재될 예정이며, 이 저널의표지논문(Front Cover Picture Article)으로 선정되기도 했다.

이번 연구는 양성자 빔 이용 기술이 의료나 우주과학기술 분야 외에도 나노전자소자 분야에서 활용될 수 있음을 보여준 성공적인 사례로 평가된다.

나노소재를 이용한 '상보형 금속 산화막 반도체(CMOS, Complementary metal oxide semiconductor)' 기술 개발에는 세계적인 관심과 연구가 집중돼 왔다. 하지만 나노소재를 이용할 경우, 기존의 실리콘 반도체 소자에 비해 전기적 특성을 제어하기 어려워 디지털 논리회로 구현이 힘들다는 것이 기술적 한계다. 논리 회로를 구성하는 나노소재 트랜지스터의 '구동전압'을 정확하게 제어하기 어려워 올바른 논리소자의 작동에 큰 제약이 있었던 것이다.

연구팀은 양성자 빔 기술로 논리회로를 구성하는 트랜지스터의 구동전압을 정확하게 제어해 기존의 문제점을 해결했다.

연구팀 관계자는 "n형 반도체인 산화아연(ZnO) 나노와이어와 p형 반도체인 탄소나노튜브를 이용해 제작한 하이브리드형 상보성 논리회로의 구동전압을 양성자 빔 조사를 통해 선택적으로 조절했다"며 "궁극적으로 고성능, 저전압 특성을 갖는 다양한 나노소자 논리 회로를 개발하는 데 성공했다"고 밝혔다.

특히 이번 연구 결과는 별도의 공정과 추가적인 장치 없이 올바른 회로의 동작은 물론 성능 향상 및 소비전력 감소를 위한 논리회로를 구현한 것으로, '차세대 반도체 소자기술'이라는 평가를 받고 있다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr