온도 변화로 반도체-도체 넘나드는 신소재 개발

[에너지경제 천근영 기자] 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.

이 신소재의 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 단축할 수 있을 뿐만 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 연구진은 이 신소재를 상용화하려면 실리콘 반도체 웨이퍼처럼 넓게 제작하거나 표면에 얇은 막을 입히는 등 표면가공 기술에 대한 후속 연구가 필요하다고 설명했다.

연구를 주도한 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 학술지 네이처 피직스(Nature Physics)에 게재됐다.