韓英연구진, 양성자 빔으로 나노소자 전압 제어 기술 개발

　한국과 영국 공동연구진이 양성자 빔을 통해 나노 소자 논리 회로의 구동전압을 선택적으로 제어할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 기술은 기존보다 획기적으로 작고 가벼운 차세대 반도체 나노소자 개발에 이용될 것으로 기대된다.

광주과학기술원 이탁희 교수와 커크 게클러 교수팀, 영국 캠브리지 대학 마크 웰런드 교수팀은 공동연구를 통해 양성자 빔으로 나노소자의 구동전압을 선택적으로 제어한 ‘하이브리드형 상보성 나노소자 논리회로’ 개발에 성공했다고 2일 밝혔다.

기존 반도체 소자의 소형화·고집적화로 인한 물리적·기술적 한계를 극복하기 위해 나노소재를 이용한 전자소자 및 논리회로 개발에 대한 연구가 진행돼 왔다. 특히 n형 반도체와 p형 반도체가 결합한 ‘상보형 금속 산화막 반도체(CMOS’ 기술로서의 가능성을 타진하는 나노와이어 및 탄소나노튜브 논리회로 개발에 세계적인 관심과 연구가 활발히 이루어져 왔다. 하지만 이러한 나노소재를 이용할 경우 기존의 실리콘 반도체소자에 비해 전기적 특성을 제어하기 어렵다는 기술적 한계가 있었다.

연구팀은 이번 연구에서 양성자 빔 기술로 논리회로를 구성하는 트랜지스터의 구동전압을 정확하게 제어, 문제점을 해결했다. n형 반도체인 산화아연(ZnO) 나노와이어와 p형 반도체인 탄소나노튜브를 이용해 제작한 하이브리드형 상보성 논리회로의 구동전압을 양성자 빔 조사를 통해 선택적으로 조절했다. 이를 통해 인버터, 노어, 낸드, 메모리(SRAM) 등 고성능·저전압 특성을 갖는 다양한 나노소자 논리회로를 개발했다.

이탁희 교수는 “별도의 상보성 도핑 공정과 추가적인 장치 없이 올바른 회로 동작과 성능 향상, 소비전력 감소를 위한 논리회로를 구현한 것”이라며 “차세대 반도체 소자기술로의 활용에 획기적인 개가”라고 말했다. 이 교수는 “이번 연구는 양성자 빔 이용 기술이 의료, 입자물리, 우주과학기술 분야 외에도 나노전자소자 분야에서도 크게 활용될 수 있음을 보여주는 성공적인 사례”라고 덧붙였다.

이번 연구결과는 재료공학분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 5일자에 표지논문으로 게재될 예정이다.

권건호기자 wingh1@etnews.co.kr