"온도만 높이면 반도체가 도체로"…韓, 자유변신 소재 개발

국내 연구진이 온도 변화만으로 반도체와 도체를 자유롭게 넘나들 수 있는 신소재를 세계 최초로 개발했다.

미래창조과학부는 기초과학연구원(IBS)의 나노구조물리연구단 연구팀과 성균관대, 한국과학기술원(KAIST)이 공동으로 섭씨 15도 정도의 상온에서는 반도체 상태였다가 섭씨 500도 이상의 열을 가한 후 다시 상온으로 온도를 낮추면 도체 상태로 바뀌는 2차원 층상구조의 ‘다이텔레륨몰리브데늄(MoTe2)’을 개발했다고 5일 밝혔다.

두께는 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 0.8㎚로 매우 얇고 투명하다.

일반적으로 반도체를 제작하려면 반도체와 도체(금속)를 접합해야 하기 때문에 제작공정이 복잡하고 비용도 많이 든다.

그러나 이번에 개발한 신소재를 활용하면 단일물질만으로도 반도체 소자를 만들 수 있어 제작공정을 훨씬 단축할 수 있을뿐만 아니라 비용과 시간도 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

또 이 물질은 전기적·광학적 성질이 뛰어나 투명 디스플레이나 몸에 착용할 수 있는 차세대 전자기기 소재 등 다양한 분야에서 응용이 가능할 전망이다.

다만 상용화하려면 실리콘 반도체 웨이퍼처럼 넓게 제작하거나 표면에 얇은 막을 입히는 등 표면가공 기술에 대한 후속 연구가 필요하다고 연구진은 설명했다.

양희준 IBS 나노구조물리연구단 연구위원은 “2차원 단일 소재에서 반도체-금속 물성 제어를 최초로 구현한 성과”라며 “5년 안에 반도체 산업 전반에 응용 가능한 소자를 개발하는 것이 궁극적인 목표”라고 말했다.

이번 연구 결과는 물리학 분야의 권위있는 학술지인 네이처 피직스(Nature Physics)에 게재됐다.

민경인 기자 mkibrdg@viva100.com