국내 연구진이 온도 변화만으로 반도체와 도체 특성을 넘나들 수 있는 신소재를 개발했다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 반도체와 도체를 자유롭게 넘나들 수 있는 소재(2차원 층상구조 다이텔레륨 몰리브데늄1, MoTe2)를 세계 최초로 개발했다고 최근 밝혔다.

이 물질은 15도 상온에서는 반도체 상태였다가 500도 이상 열을 가한 후 다시 상온으로 온도를 낮추면 도체로 바뀌는 것이 주요 특성이다. 두께는 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 0.8nm로 외형은 투명하다.

현재 반도체 제작을 위해서는 반도체와 도체(금속)를 접합해야하기 때문에 제작공정이 복잡하고 비용도 많이 소요되는 단점이 있다.

이번 개발된 물질은 단일물질만으로 반도체 소자를 만들 수 있어 제작 공정을 크게 단축할 수 있을 뿐만 아니라 비용과 시간도 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

또 전기적, 광학적 성질이 뛰어나 투명 디스플레이나 몸에 착용할 수 있는 차세대 전자기기 소재 등 다양한 분야에서 응용이 가능하다.

다만 이번 개발된 신물질을 상용화하기 위해서는 실리콘 반도체 웨이퍼처럼 넓게 제작하거나 표면에 얇은 막을 입히는 등 표면가공 기술에 대한 후속 연구가 필요하다.

이번 연구는 미래부 산하 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)의 나노구조물리연구단(단장 이영희) 연구팀과 성균관대학교, 한국과학기술원(KAIST)이 공동으로 수행했다.

이번 연구를 주도한 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 양희준 연구위원은 “2차원 단일 소재에서 반도체, 금속 물성 제어를 최초로 구현한 성과”라며 “5년 안에 반도체 산업 전반에 응용 가능한 소자를 개발하는 것이 궁극적 목표”라고 말했다.

이번 연구결과는 물리학 분야 유력 매체인 네이처 피직스4, Nature Physics, IF 20.603) 5월 4일자에 게재됐다.

한편 세계 반도체 시장은 올해 3,466억달러를 시장 규모를 보일 것으로 보이며 연평균 1.8% 성장 속도로 오는 2019년 3,894억달러 규모가 될 것으로 전망되고 있다.