이영희 교수팀, 탄소나노튜브 특성 증명

[한경닷컴]교육과학기술부는 이영희 성균관대 물리학과 교수팀이 탄소나노튜브의 양극성을 단극성으로 바꾸지 않고도 특성 그대로를 장점으로 활용할 수 있다는 사실을 세계 최초로 증명했다고 23일 밝혔다.교과부 21세기 프론티어연구개발 사업인 테라급나노소자개발사업의 지원으로 수행된 이 연구결과는 아시아 태평양 지역의 재료과학 연구결과를 발표하는 ‘아시아 머티어리얼스(Asia Materials)’ 15일자에 소개됐다.

직경이 2나노미터(1㎚=10억분의 1ｍ)로 속이 빈 튜브형태의 구조를 가진 단일층 탄소나노튜브는 실리콘 다음 세대를 이어갈 전자소자 재료다.탄소나노튜브를 트랜지스터에 응용할 경우 고집적 테라비트급 메모리 및 초고속 컴퓨터의 제작이 가능해 전 세계적으로 연구가 활발히 진행되고 있다.

기존 실리콘 트랜지스터는 단극성으로 전자(음전하 운반자)만 흐르거나 홀(양전하 운반자)만 흐르는 단극성을 갖고 있지만 탄소나노튜브는 하나의 트랜지스터 안에서 전류를 흐르게 하는 매체가 전자가 되기도 하고 홀이 되기도 하는 양극성 특성을 갖고 있다.

지금까지 탄소나노튜브 트랜지스터를 실리콘 트랜지스터와 같이 작동시키기 위해 화학적으로 불순물을 주입해 양극성을 단극성으로 바꾸는 등의 노력이 이루어져 왔으나 불순물의 제어가 쉽지 않았고 공기 중에서 불안정해 신뢰성이 떨어지는 단점을 갖고 있었다.

연구팀은 탄소나노튜브의 양극성을 단극성으로 바꾸지 않고도 논리회로에 단순히 양(+)과 음(-)의 공급전압만을 바꿔주면 전류의 흐름이 바뀌어 기본회로 기능이 모두 구현됨을 세계최초로 확인했다.이 교수는 “탄소나노튜브의 양극성이 단점이 아니라 스위치 동작이 가능한 논리회로를 제작할 수 있는 장점이 될 수 있음을 보여준 것”이라며 “국내 특허 2건과 미국 2건， 일본 1건 및 유럽 1건 등 국제특허를 출원했다”고 말했다.

황경남 기자 knhwang@hankyung.com