초고속 실리콘 소자 원천기술 개발

[한경닷컴] 국내 연구진이 실리콘 유효질량을 줄여 초고속 실리콘 소자를 만들 수 있는 기술을 개발했다.

염한웅 포스텍 물리학과 교수팀은 17일 실리콘의 유효질량(물질 고유의 구조에 의해 결정되는 물질 내부의 전자질량)을 기존보다 20분의 1 이하로 줄여 실리콘 반도체 소자 속도를 기존보다 수십 배 이상 향상시킬 수 있는 원천기술을 개발했다고 발표했다.이 논문은 ‘피지컬 리뷰 레터스‘18일자에 게재됐다.

염 교수팀은 금속 단원자막(금속원자를 얇게 펴서 원자 한층의 두께를 가지는 매우 얇은 박막형태로 만든 것) 두께 0.3 nm의 매우 얇은 물질을 실리콘과 접합시키면 금속 전자와 실리콘 계면 전자가 서로 영향을 주고받아 실리콘 전자의 유효질량을 크게 줄인다는 사실을 밝혀냈다.반도체 소자의 속도는 전기신호를 운반하는 전자의 유효질량에 의해 결정되는데 유효질량이 작을수록 전하가 빨리 움직이므로 소자의 속도가 빨라진다.그러나 유효질량을 제어하기가 쉽지 않아 그동안 이동통신기기 등에 쓰이는 고속 소자들은 실리콘보다 유효질량이 작은 화합물 반도체가 주로 사용돼 왔다.

염 교수는 “이 기술은 어떤 화합물 반도체보다 작고 상용화가 쉬운 실리콘을 활용한다는 점에서 기존 고속 전자소자를 뛰어넘는 고성능 소자를 만들 수 있는 원천 기술”이라며 “국내 실리콘 소자 기술과 결합한다면 향후 국제경쟁에서 유리한 위치를 선점할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com