다공성 실리콘에 빛을 쪼여주면 나노선의 전기적 특성이 변화면서 전류가 엄청나게 증폭된다. /그림제공=과학기술정보통신부.전기 신호의 증폭과 스위치 역할을 하는 트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나이다. 현재 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행 중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이다.
박홍규 고려대 교수 연구팀이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선 트랜지스터를 개발했다고 과학기술정보통신부가 21일 발표했다.
다공성 실리콘은 내부에 수 나노미터의 수많은 작은 구멍이 있어 전기가 거의 흐르지 않는다. 연구팀은 이러한 나쁜 전기적 특성을 역으로 이용해, 빛을 쪼여주면 흐르지 않던 전류가 엄청나게 증폭한다는 점을 최초로 발견했다. 이로써 기존의 복잡한 반도체 설계 및 제작 공정을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.
연구팀은 또한, 하나의 실리콘 나노선 안에 두 개의 다공성 실리콘을 갖는 트랜지스터를 제작하여 새로운 논리 회로를 구현하였다.
게다가 다공성 실리콘을 여러 개 포함하는 얇은 나노선 트랜지스터를 제작하여, 1 마이크로미터 미만의 높은 분해능으로 매우 약한 빛을 검출할 수 있는 고성능 광검출기를 구현했다.
박홍규 교수는 “다공성 실리콘을 원하는 곳에 배치시키고 빛을 필요한 위치에 쪼여주기만 하면 나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작할 수 있음을 보여줬다”면서 “매우 민감한 고해상도 카메라, 빛으로 빠르게 계산이 가능한 신개념의 컴퓨터 개발 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다.”고 말했다.
과기정통부 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과를 세계적인 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 지난 8일자에 게재됐다.
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박홍규 고려대 교수/사진제공=과학기술정보통신부
김정길 고려대 박사/사진제공=과학기술정보통신부
