삼성전자, '꿈의 신소재' 그래핀 약점 없앤 소자 개발

삼성전자가 '그래핀'의 약점을 없앤 새로운 트랜지스터 구조를 개발했다.

삼성전자 종합기술원은 그래핀 자체를 변화시키지 않으면서도 전류를 차단할 수 있는 소자를 개발했다.

반도체에는 실리콘 소재의 트랜지스터가 수십억 개씩 들어있으며 반도체 성능을 높이려면 트랜지스터 크기를 줄여 전자의 이동거리를 좁히거나 전자의 이동속도를 높이는 소재를 사용해 전자가 빠르게 움직이게 해야 한다.

'그래핀'은 실리콘을 대체할 물질로 각광을 받았지만 문제가 있었다. 높은 전자 이동 속도를 갖고 있지만 금속성을 지녀 전류를 차단할 수 없었다. '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀이었지만 이같은 문제로 '그래핀 트랜지스터'에는 회의적인 시각이 많았다.

삼성전자는 이같은 한계를 극복한 종합기술원의 논문이 과학 학술지인 사이언스 온라인판 17일자에 게재됐다고 18일 밝혔다.

그래핀을 활용한 트랜지스터가 완성되면 현재보다 100배 이상 좋은 컴퓨팅 파워를 구현할 수 있을 것이라고 삼성전자는 설명했다.

종합기술원은 새로운 동작원리를 적용했다. 그래핀과 실리콘을 접합해 '쇼키 장벽(Schottky Barrier)'이라고 하는 에너지 장벽을 만들고 이 장벽의 높이를 조절하는 방법으로 전류를 켜고 끌 수 있게 한 것이다. 장벽(Barrier)을 직접 조절한다는 의미에서 삼성전자는 새로운 이 소자를 '배리스터(Barristor)'로 이름 붙였다.

이번 논문은 그래핀 소자 연구의 최대 난제를 해결함으로써 추후 연구에 새로운 방향을 제시하고, 관련 분야를 선도할 수 있는 기반을 구축한 것으로 평가되고 있다.

현재 삼성전자 종합기술원은 그래핀 트랜지스터의 동작방식과 구조와 관련한 핵심 특허 9건을 확보하고 있다.

삼성전자 종합기술원 박성준 전문연구원은 "그래핀소자에 대한 연구를 마라톤에 비유한다면 골인 지점은 있는데 코스는 없는 상황에서 코스 방향을 찾았다고 볼 수 있다"며 "실리콘 기술을 확장하는 데 기여하는 것은 물론 실제로 반도체에 쓰일 수 있도록 기반 기술 연구를 계속해 나가겠다"고 말했다.

한경닷컴 산업경제팀

기사제보 및 보도자료 open@hankyung.com