국내 연구진이 기존 실리콘 반도체의 미세화 한계를 넘어 차세대 소재로 주목받는 '2차원 반도체'를 원자만 골라 바꾸는 방식으로 가공하는 기술을 개발했다. 과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 반데르발스 양자 물질 연구단 조문호 단장 연구팀이 2차원 반도체를 구성하는 원자를 원하는 층과 위치에서 선택적으로 바꾸는 '모듈형 트랜지스터 제작 기술'을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '사이언스'에 게재됐다.
연구팀은 2차원 반도체 '이셀레늄화텅스텐'의 원자를 선택적으로 치환하는 방식으로 트랜지스터를 구현했다. 중심의 텅스텐 원자는 그대로 두고 주변 셀레늄 원자만 산소, 황, 텔루륨 등 다른 원자로 바꿔 전기적 성질을 조절했다. 전극과 반도체 사이에 준금속 접합층을 넣자 전하가 이동할 때 넘어야 하는 에너지 장벽이 기존 방식의 약 3분의 1 수준으로 낮아졌다.
연구팀은 이 기술을 다양한 2차원 반도체 소재에 적용하고 웨이퍼 크기의 대면적 공정으로 발전시킬 계획이다. 3차원 적층형 집적회로 등 차세대 초미세·저전력 반도체 기술로의 응용 가능성도 연구한다. 조문호 IBS 단장은 이번 연구가 기초 물질과학의 기법을 현대 반도체 기술에 접목해 미래 반도체 기술의 질적 도약을 위한 돌파구를 마련했다는 의미가 있다고 밝혔다.