KIST, 다이아몬드 후막 합성기술 세계 최초 개발

초고집적 반도체, 자외선 감지용 특수센서 등 21세기초에 본격화될 신산업 분야의 핵심 소재인 다이아몬드 후막 합성기술이 국내 기술진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 백영준, 은광용 책임연구원팀(박막기술연구센터)은 과학기술처 선도기술개발사업으로 지난 93년부터 약 5년동안 8억원을 투입, 다이아몬드 후막의 대면적 합성이 뛰어난 「다음극 직류 플라즈마 화학장치 및 합성기술」을 세계 최초로 개발했다고 29일 발표했다. KIST는 이번에 개발된 플라즈마 장치가 보통 하나의 양극과 음극을 사용해 직류를 발생시키는 기존의 제품에 반해 하나의 양극에 여러 개의 음극을 사용함으로써 대면적 합성이 가능케 한 완전히 새로운 개념의 기술이라고 설명했다.

KIST는 따라서 이 장치를 활용한 다이아몬드 후막 합성은 양극과 음극 사이에 직류전압을 가해 합성에 필수적인 플라즈마를 생성한 후 여기에 수소와 메탄가스를 혼합하고 활성화된 혼합가스의 화학반응을 통해 최종적으로 이루어진다고 밝혔다.

이번에 합성된 다이아몬드 후막 두께는 1㎜에 불과한 반면 경도는 와빛의 투과성은 매우 크고 뛰어난 것으로 평가되고 있으며 무엇보다도 열 전달 속도가 구리나 은에 비해 무려 5배나 빠르다는 게 특징으로 꼽히고 있다.

이에 따라 앞으로 절삭공구와 같은 가공용 공구는 물론 초고집적 반도체 및 3차원 멀티칩 모듈의 열전달 기판, 자외선 감지용 특수센서 등 미래 신산업 분야의 핵심소재로 폭넓게 사용될 것으로 KIST는 기대했다.

KIST는 그동안 플라즈마를 안정적으로 유지할 수 있는 기술이 부족, 합성기술을 양산공정으로 채택하지 못했다고 설명하고 이번에 음극의 고유설계 기술을 확보함으로써 플라즈마의 불안정 문제는 완전히 해소됐으며 일정한 압력(약 0.14기압)과 기판의 온도(약 9백℃)에서도 다이아몬드를 합성할 수 있게 됐다고 밝혔다.

백영준 책임연구원은 『현재의 기술로 직경 10㎝ 크기의 다이아몬드 후막을 합성할 수 있으며, 앞으로 15∼20㎝의 대면적 합성도 별도의 추가 기술개발 없이 직류 전원과 음극의 숫자만 증가 시켜주면 가능할 것』이라고 말했다.

<서기선기자>