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나노미터 급 초소형 균열 생성 과정 규명

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2017년 01월 18일 19:00 프린트하기

2차원 이황화몰리브덴에 균열이 발생하고 있는 모습. - IBS 제공
2차원 이황화몰리브덴에 균열이 발생하고 있는 모습. - IBS 제공

 

※ 1분 요약
1. 작게 발생한 균열이 물체에 심각한 손상을 일으킬 수 있다.
2. 국내 연구진이 그간 알려지지 않았던 나노미터급 초소형 균열의 생성 원인을 밝혔다.
3. 기존에 알려진 3차원 소재의 균열 과정과는 다른 방식으로 균열이 일어난다는 것을 밝힌 것으로, 향후 더 견고한 반도체 제작에 기여할 전망이다.

 

모든 붕괴는 작은 틈에서 시작한다. 균열은 작지만 무시할 수 없는 존재다.

 

 

IBS 제공
IBS 제공

국내 연구진이 나노미터 크기의 균열이 형성되는 원인을 규명했다. 이영희 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단장(사진) 팀은 차세대 반도체 소재로 주목받는 2차원 이황화몰리브덴의 균열을 실시간으로 관측하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

 

그간 마이크로미터 크기 균열의 형성 원인은 밝혀져 있었지만, 나노미터 영역의 균열을 설명하는 이론은 없었다. 균열은 재료가 물리적으로 수 마이크로미터(μm·1μm는 100만 분의 1m) 가량 늘어나다가 발생하는 연성 균열과 힘을 가한 즉시 발생하는 취성 균열로 나뉜다.

 

연구진은 투과전자현미경(TEM)으로 2차원 이황화몰리브덴에 전자빔을 가하며 균열을 유도했다. 그 결과 이황화몰리브덴이 5nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m)까지 늘어나다가 균열이 생김을 관찰했다. 시료가 산화된 경우엔 늘어나는 영역이 10nm까지 커졌다.

 

힘을 가하는 즉시 균열이 생기는 취성 균열 현상이 나타나는 3차원 덩어리 형태의 소재와는 전혀 다른 성질이 나타난 것이다.

 

이 단장은 “신소재를 개발하더라도 실제 양산되려면 균열을 잡고 단점을 보완하는 과정이 필요하다”며 “이번에 규명된 균열 현상은 앞으로 더 견고한 반도체를 만드는 데 기여할 것”이라고 말했다.

 

이 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 18일자에 실렸다.

 

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