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거북선 지붕처럼 뾰족뾰족…3D 멤브레인 반도체 제작

기초과학연구원, 원자층 반도체에 균일한 돌기 만들어
입체 돌기 형태의 멤브레인 반도체 전자 현미경 이미지
입체 돌기 형태의 멤브레인 반도체 전자 현미경 이미지[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 거북선 지붕과 같이 생긴 새로운 구조의 반도체 소자가 등장했다. 양자 컴퓨터 메모리 소자로 활용할 가능성이 큰 것으로 평가받는다.

기초과학연구원(IBS) 원자 제어 저차원 전자계 연구단은 28일 원자 두께 반도체 표면에 돌기가 돋은 멤브레인(membrane) 반도체를 구현했다고 밝혔다.

매우 얇은 두께의 2차원 반도체는 투명하고 전기전도도가 높아 차세대 초소형·저전력 전자 기술 후보로 꼽힌다. 멤브레인은 2차원 반도체를 실리콘 기판에서 분리해 만드는 유연한 막이다.

조문호 원자 제어 저차원 전자계 연구단 부연구단장 연구팀은 10㎚ 크기의 바늘 모양 돌기를 규칙적으로 정렬한 기판(지름 약 10㎝)을 제작했다.

이황화몰리브덴 단일 분자층 멤브레인 반도체
이황화몰리브덴 단일 분자층 멤브레인 반도체[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

그 위에 24시간에 걸쳐 천천히 이황화 몰리브덴을 증착해 몰리브덴 원자 1개와 황 원자 2개 층을 이루는 멤브레인 반도체를 만들었다.

2차원 반도체의 X·Y축 평면에 Z축 성분인 돌기를 더해 3차원으로 형성했다. 이는 세계 최초 성과라고 IBS 측은 설명했다.

개발된 반도체는 접착 메모지처럼 간단히 떼었다 붙였다 할 수 있다. 기판과 약한 결합을 이루고 있어서다.

조문호 부연구단장은 "구조적으로 변형이 일어난 반도체에서 단일 광자가 나온다는 보고가 있었으나, 어디서 어떻게 나오는지에 대해서는 알려진 바 없다"며 "멤브레인 반도체는 광자가 나오는 지점을 조절하는 연구에 쓰일 수 있는 만큼 양자컴퓨팅 소자 기술로 연결될 수 있을 것"이라고 말했다.

성과를 담은 논문은 27일 오전 3시(한국시간) '사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 온라인판에 실렸다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/07/28 12:00 송고

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