동아사이언스

2016년 03월 21일 18:00

연세대 제공

임성일 연세대 물리학과 교수(사진) 팀은 나노시트를 층층이 쌓고 위에서 압력을 가해 누르는 것만으로 반도체 소자를 제작하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

기존에는 반도체를 제작하기 위해 층층이 쌓인 소자를 빛을 가해 깎아내면서 반도체에 회로를 입히는 ‘노광공정’을 거쳐야 했다.

노광공정은 회로를 정확하게 그릴 수 있다는 장점이 있지만 공정이 복잡하고, 공정 중에 발생하는 먼지에 의해 소자에 결함이 생길 수 있다는 문제가 있었다.

연구진은 원자 간의 정전기적 상호작용으로 발생하는 ‘반데르발스 힘’이라는 작은 결합력으로도 반도체 소자를 제작할 수 있다는 사실을 확인했다. 유리기판 위에 그래핀, 이황화몰리브덴(MoS₂), 몰리브덴 텔루르화물(MoTe₂) 등의 나노조각을 층층이 얹은 뒤 압력을 가하는 것만으로도 간단하게 소자를 제작한 것이다.

연구진이 개발한 PN접합 소자의 모식도. 유리 기판 위에 이황화몰리브덴, 몰리브덴텔루르화물 등의 소자를 적층한 후 압력을 가하는 방식으로 제작했다. - 연세대 제공

연구진은 이렇게 제작한 트랜지스터를 이용해 전류가 가장 많이 필요해 구현하기 어려운 청색 빛을 점멸하는 데 성공했다. 적층형 소자의 문제점으로 지적되는 접촉 저항이나 계면불안정의 문제도 발견되지 않았다.

또 같은 방식으로 PN접합 다이오드를 제작한 결과, 외부 전압을 가하지 않고도 적외선과 가시광선을 빠르게 감지할 수 있었다. 기존 실리콘 PN접합 다이오드에 비해 약 10배 가량 빠르게 인가된 빛을 감지했다.

임 교수는 “복잡한 공정없이도 어디서나 원하는 지점에서 반도체 소자를 제작할 수 있어 향후 사물인터넷(IoT) 분야에서 활발히 사용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

연구결과는 재료 분야 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스’ 16일자에 실렸으며, PN접합 다이오드 개발 결과는 ‘어드밴스드 머터리얼스’ 2월 29일자에 게재됐다.
 

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