금속 탄소나노튜브를 반도체 탄소나노튜브로 변환시키는 기술이 개발돼 고집적 탄소나노튜브 반도체소자 실용화 시대가 활짝 열릴 전망이다.
이영희 성균관대 물리학과 교수팀은 과기부 21세기 프런티어연구개발사업인 테라급나노소자개발사업단 과제로 금속 탄소나노튜브를 반도체 탄소나노튜브로 변환시켜 상온에서 작동하는 탄소나노튜브 트랜지스터를 구현하는 데 성공했다고 17일 밝혔다.
이번에 개발한 기술은 탄소나노튜브의 벽을 수소원자로 기능화해 탄소나노튜브의 전자구조를 변환시킨 것이다. 이 기술은 탄소나노튜브의 종류에 관계없이 모든 탄소나노튜브를 반도체 탄소나노튜브로 변환할 수 있다.
지금까지는 반도체 탄소나노튜브만을 선택적으로 합성하거나 합성 후 선택적으로 반도체 탄소나노튜브만 골라내는 방법이 없어 탄소나노튜브를 나노트랜지스터나 고집적 메모리에 적용하는 데 걸림돌이 돼왔다. 이런 문제점을 해결한 이 기술은 트랜지스터나 메모리를 집적화하는 공정 중 손쉽게 수소원자로 탄소나노튜브를 기능화할 수 있는 것이 특징이다.
또 밴드갭을 1eV 이상 올릴 수 있어 상온 또는 고온에서 작동하는 소자 제작이 가능해짐으로써 탄소나노튜브 반도체소자의 실용화를 앞당길 수 있게 됐다고 연구팀은 설명했다.
이 기술은 테라급 반도체 메모리 등의 차세대 반도체에 적용할 수 있어 새로운 나노소자시장 창출과 기존 메모리시장의 대체가 예상된다.
연구팀은 이 기술을 이용하면 직접 밴드갭을 가진 탄소나노튜브로 변환시킬 수 있기 때문에 기존 실리콘 소자와는 달리 탄소나노튜브를 광전자소자에도 응용할 수 있다고 밝혔다.
이번 연구 결과는 세계적인 권위지인 ‘어드밴스트 머트리얼스’ 11월호에 게재될 예정이며 국내 특허 1건과 해외 특허 3건을 출원 중이다.
이영희 교수는 “이번에 개발한 기술은 차세대 반도체는 물론 새로운 나노소자에 적용돼 2010년까지 1조달러 규모로 추산되는 세계 반도체시장을 주도할 수 있는 핵심기술”이라고 말했다.
<김인순기자 insoon@etnews.co.kr>