IBS 나노구조물리연구단 양희준 연구위원
'ICT(정보통신기술) 산업의 쌀'로 불리는 반도체 소자를 제품으로 완성하려면 반도체와 도체를 접합해야 한다.
실리콘(Si)으로 제작된 반도체 웨이퍼에 알루미늄(Al) 등 금속을 증착하는 배선 공정이 필수적인 것이다.
그런데 반도체와 금속은 물질의 성질이 서로 달라 접합하는 공정이 복잡하고 비용도 많이 든다.
따라서 동일한 물질이 실리콘처럼 반도체 특성도 보이고, 다른 한편으로 금속 같은 도체 성격도 갖는다면 반도체 재료로 이상적일 것이다.
미래창조과학부 산하 기초과학연구원(IBS) '나노구조물리연구단'이 그런 이상적인 반도체 재료 가능성을 지닌 신소재를 만드는 데 성공했다.
양희준 연구위원이 주도한 연구팀은 지구에 흔하게 존재하는 광물인 텔레륨(Te)과 몰리브데넘(Mo)을 이용해 반도체와 도체를 자유롭게 넘나드는 소재를 개발했다.
이 신소재는 섭씨 15도 정도 상온에서는 반도체 상태였다가 500도 이상 열을 가한 뒤 다시 상온으로 온도를 낮추면 도체 상태로 바뀐다.
양희준 연구위원은 5일 "상온에서 반도체와 도체 특성을 모두 보이는 물질을 개발한 것은 이번이 세계 최초"라고 강조했다.
{RELNEWS:right}이전 연구에서도 같은 물질이 반도체와 도체 성질을 함께 나타내는 사례는 있었다.
그러나 반도체와 도체 각 특성을 보이는 온도가 상온, 고온, 저온 등 서로 크게 달랐으며, 상온에서 두 특성을 모두 유지하는 물질은 없었다는 설명이다.
이번에 개발된 신소재를 활용하면 반도체와 그에 접합하는 도체를 같은 물질로 할 수 있어 반도체 제작 공정을 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
다만 양 연구위원은 "대면적 제작 기술 확보 등 후속 연구가 더 필요해 실용화까지는 앞으로도 수년이 걸릴 전망"이라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 물리학 분야 세계 최고 권위 학술지인 '네이처 피직스(Nature Physics)' 5월 4일 자에 게재됐다.