KAIST, 반도체 특성 맞춘 ‘맞춤형 전극’ 개발 길 열어
대본
- 상현KAIST 연구팀이 반도체 게이트 전극을 반도체 특성에 맞춰 설계할 수 있는 새로운 소재를 확인했다고 해요. 어떤 소재인지부터 짚어볼까요?
- 지민네, 연구팀이 쓴 건 금속과 유기 분자를 결합한 금속-유기 구조체, 줄여서 MOF라는 소재예요. 일상으로 비유하면 레고 블록처럼 금속과 유기 분자를 어떻게 조합하느냐에 따라 성질을 바꿀 수 있는 거죠.
- 상현레고처럼 조합을 바꾼다는 게 흥미롭네요. 그럼 지금 쓰는 전극은 어떤 점이 한계였던 건가요?
- 지민지금은 주로 금속을 쓰는데, 금속마다 전기적 성질이 이미 정해져 있어요. 수도꼭지 손잡이를 바꿀 수 없는 것과 비슷해서, 반도체 특성에 맞춰 세밀하게 조절하기가 어려웠다고 기사에 나와 있어요.
- 상현수도꼭지 손잡이 비유가 이해하기 쉽네요. 연구팀은 이 소재를 실제 반도체 공정에 어떻게 적용했나요?
- 지민소재를 얇고 균일한 막으로 만든 뒤, 기존 반도체 제조공정에서 쓰는 빛 기반 미세가공 기술로 원하는 모양의 전극을 만들었어요. 새로운 공장이 필요한 게 아니라 기존 공정을 그대로 활용했다는 점이 중요해요.
- 상현기존 설비를 쓸 수 있다는 건 현장에서도 반가운 소식이겠어요. 실험 결과는 어땠나요?
- 지민이황화몰리브덴, 이텔루륨화몰리브덴, 산화물 반도체 세 종류에 적용해서 모두 정상적으로 작동하는 걸 확인했어요. 기존 백금 전극과 비교했을 때도 전류를 조절하는 성능이 비슷하게 나왔대요.
- 상현세 종류 반도체에서 모두 작동했다는 건 적용 범위가 넓다는 뜻으로 볼 수 있겠네요. 여러 소자를 한꺼번에 만든 실험도 있었죠?
- 지민맞아요. 하나의 기판에 트랜지스터 23개를 만들었는데 모두 정상적으로 작동했어요. 한 종류는 400차례 반복 작동 뒤에도 성능을 유지했고, 다른 소자는 약 1년간 대기 중에 보관한 뒤에도 전극 기능이 유지됐다고 해요.
- 상현반복 작동과 장기 보관 결과까지 확인했다니 안정성도 살펴본 셈이네요. 앞으로 연구팀은 어떤 방향으로 나아갈 계획인가요?
- 지민MOF를 이루는 금속과 유기 분자의 조합을 바꿔서, 반도체 종류와 사용 목적에 맞는 전극을 설계하는 연구를 이어갈 계획이래요. 기사에서는 이런 세밀한 조절이 작동 전압과 전력 소비를 낮추는 데 활용될 가능성이 있다고 설명하고 있어요.
- 상현전력 소비를 낮출 수 있다는 가능성은 눈여겨볼 만하네요. 다만 아직은 연구 단계라는 점도 함께 봐야겠죠?
- 지민그렇죠. 박선아 교수도 전도성 MOF를 기존 공정으로 가공해 실제 트랜지스터 전극으로 쓸 수 있음을 확인했고, 앞으로 소자 목적에 맞춰 전자적 특성을 조절하는 전극으로 발전시키겠다고 밝혔어요.
- 상현정리하면 금속과 유기 분자를 조합한 소재로 전극 성질을 조절할 수 있고, 기존 공정으로 만들어 여러 반도체에서 작동을 확인했다는 거네요. 이 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈에 실렸다고 해요.
- 지민네, 반도체 특성에 맞춘 전극 설계가 소자 성능 개선으로 이어질 수 있을지 앞으로의 연구가 기대되는 대목이에요.
AI 진행자 상현·지민이 원문 기사를 바탕으로 나눈 대화입니다. 정확한 내용은 원문 기사를 확인하세요.