신현석 자연과학부 교수팀
단전자 트랜지스터 발전

▲ UNIST 홍석모·김광우·윤성인 석박통합과정 연구원과 신현석(왼쪽부터) 교수.

UNIST 연구진이 초미세 반도체 입자인 ‘그래핀 양자점’을 기존보다 효과적으로 제작할 기술을 개발했다. 차세대 전자기기에 쓰일 소자인 ‘단전자 트랜지스터’ 발전에 기여할 전망이다.

UNIST는 자연과학부 신현석 교수팀이 ‘육방정계 질화붕소(h-BN) 단일층 내부에 그래핀 양자점을 규칙적으로 배열한 2차원 평면 복합체’를 제조하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 이 물질로 전자 하나만 제어해 신호를 전달하는 장치인 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 구현하는 데도 성공했다. 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈 16일자 온라인판에 게재됐다.

그래핀 양자점은 수 나노미터(㎚) 크기의 반도체 나노입자이다. 연구진은 그래핀 양자점 크기를 조절하면서, 불순물을 없애는 새 방법을 고안했다. 백금 나노입자가 배열된 실리카 위에 육방정계 질화붕소를 전사해 메탄 기체 속에서 열처리 했다.

연구진은 이 기술로 만든 그래핀 양자점을 그래핀, 질화붕소 같은 2차원 물질과 함께 층층이 쌓고, 전자가 이동하는 ‘터널링(Tunneling)’ 현상을 이용한 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 만들었다.

신현석 교수는 “새 기술로 제작한 그래핀 양자점은 쿨롱 차단(Coulomb Blockade) 효과로 전자를 하나씩만 제어할 수 있다”며 “그래핀과 육방정계 질화붕소, 그래핀 양자점을 층층이 쌓은 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 처음 구현한 사례이다”고 말했다.

연구는 서울대 화학과의 손병혁 교수팀, 영국 맨체스터대 물리학과의 콘스탄틴 노보셀로브 교수팀과 공동으로 진행했다.

김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr

 

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