차세대 '포스피린 반도체' 사용화 이뤄지나… 국내 연구진 '포스피린' 활용법 개발

고성능 반도체 소자의 후보물질 중 하나로 꼽히는 ‘포스포린’을 도체 또는 절연체로 자유자재로 조절할 수 있는 방법을 국내 연구진이 찾아내 주목된다.

김근수 포항공대 물리학과 교수 연구팀과 연세대 최형준·이연진 교수 연구팀은 이 같은 기술을 개발하고 그 메커니즘을 과학권위지 ‘사이언스’에 발표했다.

포스포린은 인(P) 원자로 된 흑린에서 표면 몇 개 층을 떼어낸, 원자 한겹으로 이루어진 2차원 물질로 두께가 머리카락 굵기의 10만분의 1인 0.5㎚에 불과하다.

연구진은 이 포스포린의 표면에 칼륨 원자를 흡착시켜 전기장을 만든 뒤 포스포린의 ‘띠 간격’(밴드갭)을 폭넓게 변환시키는 데 성공했다고 설명했다.

이는 포스포린의 전자물성을 반도체에서 도체까지 자유자재로 조작할 수 있다는 의미다.

김 교수는 “그래핀의 놀라운 물성 중 하나가 전하이동도, 즉 전도성이 굉장히 높아 기존 반도체보다 수십∼수백배 우수하다는 점인데 포스포린에서도 이런 물성이 나타났다”며 “이는 고속소자로 활용할 수 있음을 뜻한다”고 말했다.

또 “연구 결과 포스포린을 통해 그래핀 상용화의 고질적 걸림돌인 밴드갭을 해결하고 그래핀의 장점만을 취할 수 있게 됐다”며 “2차원 반도체 물질 연구의 중심이 그래핀에서 포스포린으로 이동하는 전환점이 될 것”이라고 말했다.

SNS이슈팀