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미래형 3차원 반도체 제조법 발견

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2015년 03월 16일 18:00 프린트하기

반응물질의 농도 변화에 따라 나노 막대의 길이를 다르게 제작할 수 있다. - 한양대 제공
반응물질의 농도 변화에 따라 나노 막대의 길이를 다르게 제작할 수 있다. - 한양대 제공
단 한 번의 공정만으로 고정밀 반도체 회로를 입체로 구성할 수 있는 방법을 국내 연구진이 개발했다. 반도체 용량이나 속도를 큰 폭으로 늘릴 수 있어 각종 전자제품의 성능 개선에 도움이 될 것으로 보인다.

 

박원일 한양대 신소재공학과 교수팀은 지름이 나노미터(nm=10억분의 1m) 정도에 불과한 산화아연 막대의 지름과 길이를 자유롭게 제어하는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

 

컴퓨터나 스마트기기에 쓰이는 반도체는 회로가 정밀할수록 성능이 뛰어나지만 최근 5~10nm 수준의 회로까지 등장하면서 한계에 도달했다. 이 문제를 해결하기 위해 회로를 3차원 입체로 구성하는 방법이 연구되고 있지만 제조공정이 복잡해 상용화에 한계가 있었다.

 

박 교수팀은 단 한 번의 공정으로 다양한 길이의 구조물을 형성하는 기술을 새롭게 개발해 이 문제를 해결했다. 반도체 소자로 자주 쓰이는 산화아연을 가공할 때 화학적 반응을 일으키는 반응물질의 농도를 이용하면 길이와 굵기를 조절할 수 있다는 사실을 알아낸 것이다.

 

산화아연 나노막대는 반응물질에서 재료를 얻어 성장한다. 반응물질의 농도가 부족하면 여러 개의 나노막대가 경쟁적으로 물질을 빼앗기 때문에 길이가 서로 달라지고, 농도가 충분하면 서로 균등하게 자라난다.

 

연구진의 실험결과 반응물질의 농도가 25밀리몰(mM) 정도면 모든 나노막대의 길이가 같았지만, 1.6mM 정도로 낮아지면 성장이 느려져 길이가 서로 달라졌다. 나노막대 사이의 간격을 조절하자 원하는 형태로 입체구조가 만들어졌다.

 

김 교수는 “반응물질의 농도를 조절하는 것만으로 정교한 3차원 나노구조체를 손쉽게 만들 수 있게 됐다”며 “압력의 차이를 인식하는 고성능 센서, 빛을 다양한 방향으로 반사하는 광소자 등에 활용이 가능할 것”이라고 말했다.

 

이 연구 결과는 과학 학술지 ‘네이처’의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2월 17일자에 게재됐다.

 

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