100나노 이하 박막서도 1600 엡실론 유지 고유전율 나노소재기술 개발

　나노CMOS소자 및 차세대 무선통신 부품소자에 필수적인 고유전율 소재기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

　과학기술부 21세기프론티어 연구개발사업단인 테라급나노소자개발사업단(단장 이조원)의 이재찬 박사(성균관대 공학과)팀은 차세대 나노소자 재료로 주목받고 있는 티탄산바륨(BaTiO3)·티탄산스트론튬(SrTiO3)산화물이 나노스케일에서도 높은 유전율을 가질 수 있도록 하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

　이 소재기술은 반도체 메모리 및 차세대 무선통신 부품소자에 적용 가능하며 이를 통해 2010년 약 1조달러 규모로 추산되는 세계 반도체 시장과 5000달러 규모로 추산되는 무선통신기기 시장을 주도하는데 기여할 전망이다.

　연구팀은 두께를 100㎚이하로 줄일 경우 유전율이 400엡실론(ε) 이하로 급격히 감소하는 이 산화물을 특정한 원자배열을 갖도록 각각의 단일 원자층 혹은 격자층을 적층 성장시킴으로써 100㎚이하의 박막에서도 1600ε의 고유전율을 나타낼 수 있도록 하는데 성공했다.

　이번에 개발된 소재기술은 원래 유전율은 700ε이상이지만 막이 얇아질수록 유전율이 떨어지는 티탄산바륨·티탄산스트론튬의 성능을 대폭 개선한 기술로 나노소자 개발을 한층 앞당길 수 있을 전망이다.

　또 전압에 따라 유전율이 변하는 비선형성 역시 증가, 높은 이동성과 고품질을 갖는 무선통신소자에 적합하다. 비선형성을 이용하려는 무선통신소자의 연구는 전세계적으로 매우 활발하게 진행되고 있으며 현재까지 최고 수준은 74%였으나 연구팀의 산화물 인공격자를 통해 이론적인 한계치에 접근하는 세계 최고의 비선형도인 94%를 얻는데 성공했다고 연구팀은 덧붙였다.

　이번 연구결과는 국내 특허는 물론 미국·일본·독일 등에 국제 특허출원을 준비중이며 연구결과는 응용물리분야의 세계적인 권위지인 어플라이드 피직스 레터 13일자에 게재됐다.

　<권상희기자 shkwon@etnews.co.kr>