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앗! 이렇게 작을 수가, 1nm급 반도체 개발

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2015년 02월 09일 18:00 프린트하기

교신저자인 안종렬 성균관대 교수(왼쪽)와 제1저자인 송인경 박사(오른쪽) - 성균관대 제공
교신저자인 안종렬 성균관대 교수(왼쪽)와 제1저자인 송인경 박사(오른쪽) - 성균관대 제공

국내 연구팀이 1나노미터(nm)급 반도체가 실리콘 기판 위에서 정상적으로 작동 할 수 있다는 사실을 규명하는 데 성공했다.


안종렬 성균관대 물리학과 교수팀은 1nm급 반도체 소자를 1cm 크기의 기판 위에 구현하는 데 성공하고 나노분야 학술지 ‘나노 레터스’ 1월 15일자에 발표했다.


삼성전자, 인텔 등 반도체 업계는 10nm보다 더 미세하고 가느다란 회로를 가진 반도체를 개발하기 위한 경쟁에 한창이다. 더 미세한 회로를 가진 반도체일수록 같은 공간 안에 더 많은 회로를 집적할 수 있어 저장 용량이 크다.

 

하지만 기존 방식으로는 회로를 그릴 때 사용하는 빛의 파장이 가시광선으로 한정돼 있고, 빛의 파장보다 가는 회로는 물리적으로 그릴 수 없는 한계가 있었다. 굵은 붓으로 가느다란 글씨를 쓸 수 없는 것과 같은 이치다.


또 회로의 두께가 1nm 이하가 되면 실리콘 원자 10개 정도를 합쳐 놓은 크기에 불과해 반도체의 성질이 그대로 적용될 수 있을 지도 미지수였다.


연구팀은 가시광선을 이용해 기판 위에 회로를 새기는 대신 자기조립방식을 이용해 반도체의 회로가 되는 금속선을 1nm 이하로 실리콘 기판 위에 배열했다. 자기조립방식이란 전기적 성질이나 화학적 성질을 이용해 나노 크기 입자들이 스스로 쌓여 특정 구조를 만들도록 하는 것이다.


서로 다른 특성을 가진 금속선 2종류를 배열한 연구팀은 둘 중 한 가지만 선택해 전자의 흐름을 제어할 수 있음을 확인했다. 반도체로 쓰기 위해서는 전자의 흐름을 자유롭게 제어할 수 있어야 한다.


안 교수는 “1nm 이하 집적도를 가진 초고집적 반도체 소자를 만들 수 있다는 것을 이번에 실험으로 입증했다”며 “기존 반도체와 컴퓨터에는 물론 양자컴퓨터나 원자컴퓨터에도 응용할 수 있다”고 말했다.

 

 


이우상 기자

idol@donga.com

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