IBS 양희준 연구위원 주도…"5년 안에 응용 가능한 소자 개발 목표"
기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 양희준 연구위원과 성균관대, 한국과학기술원(KAIST) 공동연구팀이 온도 변화만으로 반도체와 도체를 자유롭게 넘나들 수 있는 소재(2차원 층상구조 다이텔레륨 몰리브데늄(MoTe2))를 세계 최초로 개발했다고 5일 밝혔다.
이 물질은 15℃ 정도의 상온에서는 반도체 상태였다가 500℃ 이상의 열을 가한 후 다시 상온으로 온도를 낮추면 도체 상태로 바뀌는 성질을 갖고 있다. 두께가 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 0.8nm로 매우 얇고 투명하다.
현재 반도체 제작을 위해서는 반도체와 도체(금속)를 접합해야 하기 때문에 제작공정이 복잡하고, 비용도 많이 들었다. 이번 개발된 신물질을 활용하면 단일물질만으로도 반도체 소자를 만들 수 있게 돼 제작 공정이 단축되고 단축된 공정만큼 비용과 시간도 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
전기·광학적 성질이 뛰어나 투명 디스플레이나 몸에 착용할 수 있는 차세대 전자기기 소재 등 다양한 분야에서 응용할 수 있다. 다만 이번에 개발된 신물질을 상용화하기 위해서는 실리콘 반도체 웨이퍼처럼 넓게 제작하거나 표면에 얇은 막을 입히는 등 표면가공 기술에 대한 후속 연구가 필요하다.
양희준 연구위원은 "2차원 단일 소재에서 반도체, 금속 물성 제어를 최초로 구현한 성과"라며 "5년 안에 반도체 산업 전반에 응용 가능한 소자를 개발하는 것이 목표"라고 말했다. 이번 연구 성과는 물리학 분야 세계 최고 권위지인 네이처 피직스 4일자에 게재됐다.
