실리콘반도체보다 5배 빠른 탄소나노튜브 반도체 개발

최양규 KAIST-최성진 국민대 교수팀 공동개발

3차원 핀게이트구조 활용해 CNT 고순도, 고밀도 증착

"10년 내에 실리콘 반도체 대체할 것으로 기대돼"

3차원 핀게이트 구조를 활용해 탄소나노튜브를 증착한 신형 반도체의 구조. 국내 연구팀이 개발했다. /이미지제공=KAIST

기존의 반도체보다 전력소모량을 5분의 1 수준으로 줄이면서도 5배 빨리 동작하는 신소재 반도체가 국내 기술로 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 본원의 최양규 교수와 최성진 국민대 교수 연구팀이 공동으로 탄소나노튜브(CNT)를 이용해 이 같은 반도체를 만드는 데 성공했다고 4일 밝혔다.



공동연구팀은 전류통로의 전면을 게이트 전극으로 감싸는 ‘3차원 핀 게이트구조’를 활용해 CNT를 증착했다. 3차원 핀구조에선 1마이크로미터(100만분의 1m)마다 600개씩의 CNT를 붙일 수 있어 고순도·고밀도로 정제한 반도체를 만들기 어려웠던 기존의 기술 한계를 극복할 수 있다. 이번 연구의 제 1저자인 이동일 KAIST연구원은 “실리콘 기반 반도체를 10년 내로 대체하길 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘에이씨에스 나노’의 지난해 12월 27일자에 게재됐다.

한편 CNT는 6개의 탄소원자가 육각형 구조로 결합해 관 모양을 형성한 소재다. CNT는 전기 및 열 전도 특성이 구리 수준으로 높으면서도 철보다 100배의 강도를 지녀 차세대 전자소자 소재로 각광받고 있다.