국내 연구진이 차세대 고집적 반도체 칩을 개발하는 데 필요한 핵심 원천기술을 세계 최초로 개발했다.
1일 과학기술정보통신부와 과학 학술지 네이처, 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 신현석 UNIST 교수가 이끄는 연구팀이 단결정 형태의 육방정계 질화붕소를 여러 층으로 합성하는 데 성공했다. 연구 결과가 담긴 논문은 이날 국제 학술지 네이처에 게재됐다.
이번 연구는 집적도가 매우 높은 차세대 반도체 칩을 개발하는 데 관건으로 꼽혀 온 '2차원 절연체' 소재를 자유자재로 합성하는 기술에 관한 것이다. 신 교수가 이끄는 연구팀은 합성에 필요한 재료의 농도를 조절하는 새로운 합성 방식을 도입해 단결정 니켈(Ni) 기판 위에서 여러 층의 단결정 박막을 '에피택시 성장'(epitaxy growth) 시켰다. 에피택시 성장이란 결정기판 위에서 단결정을 성장시키는 방법을 말한다.
연구팀은 이 방법으로 다층 박막 형태로 단결정을 합성하는 데 성공했다. 육방정계 질화붕소의 두께를 조절해가며 합성하는 기술을 개발한 것은 세계 최초다. 신 교수는 “실리콘을 이용해 기존 반도체에서 집적도를 향상하고 무어의 법칙(반도체 집적회로의 소자 수가 대략 2년마다 두 배로 증가하는 경향)을 연장하는 데는 물리적 한계에 다다랐다”며 “기존 소재의 단점을 극복하는 원천 기술을 개발했다”고 연구 성과를 설명했다.
이번 연구에는 UNIST 화학과 신현석 교수팀, 신소재공학과 펑 딩 교수팀, 화학과 로드니 루오프 교수팀, 영국 케임브리지대 매니쉬 초왈라 교수팀이 참여했다.
