양성자 빔 쏴 나노 구조물 마음대로 변형

홍종일 연세대 교수팀, '3차원 나노 패터닝' 개발
반도체 공정 오작동 해결

교육과학기술부는 홍종일 연세대 신소재공학과 교수(사진) 연구팀이 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 수준의 구조물을 자유자재로 만들 수 있는 ‘3차원 나노 패터닝(nano patterning)’ 기술을 개발했다고 4일 발표했다.

연구팀은 여러 층으로 구성한 복잡한 나노 구조물에 수소 이온 양성자 빔을 쏘아 목표하는 물질만을 변환시키는 기술을 개발했다.

이번 연구에서는 300eV(전자볼트)의 양성자빔을 이용해 코발트산화물을 코발트로 환원하는 데 성공했다. 화합물을 구성하고 있는 개개 원자의 결합 에너지가 다르다는 점을 이용해 양성자로 목표 원소만을 선택적으로 제거한 것.

홍 교수는 “이번에 개발한 3차원 패터닝 기술은 금속과 산화물뿐만 아니라 질화물, 황화물 등 여러 화합물에도 적용할 수 있다”며 “현재 나노미터 수준의 반도체 공정에서 발생하는 각종 전자 소재의 식각 손상, 산화물-금속 전극 사이에 존재하는 소자 오작동 등의 문제를 해결하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’ 최신호에 실렸다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com