기존 실리콘 트랜지스터보다 빠르게 전류를 이동시키고 전력소모량도 획기적으로 줄일 수 있는 고성능 나노 트랜지스터 제조기술을 국내 연구진이 개발했다. 상용화될 경우 장시간 사용할 수 있는 초소형 전자기기를 만들 수 있을 것으로 기대된다.
고현협(사진) 울산과학기술대 나노생명화학공학부 교수와 알리 자베이(Ali Javey) 미국 캘리포니아버클리대 전자공학과 교수팀은 실리콘 기판 위에 초박막 화합물 반도체를 전사시켜 고성능 나노 트랜지스터를 제조하는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 연구결과는 영국의 과학학술지 ‘네이처(Nature)’ 11일자에 발표된다.
현재 생산되는 반도체는 실리콘 반도체와 화합물 반도체 두 종류가 있는데 전체의 90%를 차지하는 실리콘 반도체는 생산비용은 낮으나 고속 동작이 어렵고 전력소비량과 발열량이 많을 뿐 아니라 소형화하는 데 한계가 있다는 문제를 안고 있다. 반면 화합물 반도체는 실리콘 트랜지스터보다 2~3배 빠르게 작동하고 전력소비량도 10분의1 이하로 줄어드는 장점이 있으나 제조공정이 까다롭고 가격이 비싸 일반 전자기기에는 사용하기 어렵다.
고 교수팀은 실리콘 기판 위에 초박막 화합물 반도체를 직접 접합시켜 새로운 구조의 고성능 트랜지스터를 만들 수 있는 기술을 확보했다. 이 고성능 나노 트랜지스터는 지금까지 개발된 실리콘 트랜지스터보다 전자이동도는 3~5배가량 높고 대기 상태에서는 전력을 차단하고 통전시에는 높은 전류 밀도를 실현한 고성능 제품이다. 이 제품이 상용화될 경우 전자기기의 크기와 전력소모를 획기적으로 줄일 수 있어 가볍고 얇으면서도 장시간 사용할 수 있는 초소형ㆍ초경량 노트북과 스마트폰 등을 만들 수 있게 된다.
고 교수는 “기존 실리콘 반도체의 한계를 뛰어넘는 차세대 초고속ㆍ저전력 전자소자를 생산할 수 있는 새로운 길을 열었을 뿐만 아니라 추가 설비투자 없이 기존 대면적 실리콘 반도체 생산 공정을 그대로 사용할 수 있기 때문에 생산 비용을 크게 줄여 대량생산에 유리하다는 장점이 있다”고 설명했다.
