2021.09.12 (일)

  • 구름많음동두천 17.7℃
  • 맑음강릉 21.7℃
  • 맑음서울 20.5℃
  • 박무대전 21.0℃
  • 박무대구 19.9℃
  • 구름많음울산 22.9℃
  • 박무광주 22.1℃
  • 구름많음부산 24.4℃
  • 구름조금고창 20.7℃
  • 흐림제주 25.1℃
  • 맑음강화 19.9℃
  • 맑음보은 17.1℃
  • 맑음금산 18.7℃
  • 구름많음강진군 21.1℃
  • 구름많음경주시 19.0℃
  • 구름많음거제 22.4℃
기상청 제공

경제·사회

건국대 정현종 교수팀, 반도체 한계 넘는 전계효과 트랜지스터 개발

URL복사
건국대학교 물리학과 정현종 교수 연구팀이 2차원 구조의 금속 ‘그래핀’과 전기가 통하지 않는 절연체 물질인 ‘육방정계 질화붕소’를 이용해 전류 제어에 필수 요소인 반도체 없이도 높은 전류 제어비를 가지는 차세대 전계 효과 트랜지스터를 개발했다.

과학기술정보통신부 산하 한국연구재단의 중견 연구 사업과 삼성전자 미래기술육성센터 등의 지원으로 진행한 이번 연구 성과는 자연과학 분야 연구를 전문으로 하는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’(IF 12.121)에 게재 승인됐다. 논문 제목은 ‘Semiconductor-less Vertical Transistor with ION/IOFF of 106’다.

전계 효과 트랜지스터는 게이트에 가해진 전압이 반도체에 흐르는 전류를 제어할 수 있게 한 장치로, 단극성 트랜지스터라고도 한다.

연구팀이 개발한 비반도체 기반 트랜지스터는 반도체를 바탕으로 한 기존 트랜지스터와는 달리 온도 변화와 관계없이 높은 전류 제어비(ION/IOFF = 106)를 유지했다.

그래핀(Graphene), 이황화 텅스텐(WS2), 이황화 몰리브덴(MoS2), 육방정계 질화붕소(hBN)는 수 나노미터(1㎚=10억분의 1m)의 원자가 한 겹으로 배열된 2차원 물질이다. 얇고 잘 휘면서 단단한 특성이 있어 반도체는 물론 태양 전지, 디스플레이 등에 적용하기 위한 연구가 이어지고 있다.

2차원 물질 가운데 반도체 특성을 보이는 이황화 텅스텐과 이황화 몰리브덴은 얇은 두께와 높은 전류 제어비로 실리콘의 직접도 한계를 극복할 차세대 반도체 물질로 평가된다. 하지만 이를 이용한 전자소자들은 온도에 따라 전기 전도도가 변하는 반도체 특성상 소자의 전류-전압 특성이 온도에 의존적이라는 문제가 있다.

연구팀은 3차원 물질의 직접도 한계를 극복하면서 반도체 기반 전자소자의 온도 의존성 문제를 해결하기 위해 그래핀과 육방정계 질화붕소를 이용해 ‘전계 방출 배리스터*(Field-emission Barristor)’를 제작했고, 영하 258℃부터 영상 127℃까지 전류-전압 특성이 변화하지 않는 것을 확인했다.

전계 방출 배리스터로 명명된 새로운 전자소자는 게이트 전압으로 그래핀 내 전자의 에너지를 조절해 그래핀과 육방정계 질화붕소 사이에 형성된 터널링(tunneling) 장벽의 높이를 제어하게 되고, 이에 따라 발생하는 전계 방출(field-emission) 정도를 조절해 소자에 흐르는 전류를 제어하게 된다. 전계 방출로 발생하는 전류는 온도 영향을 받지 않기 때문에 소자의 전류-전압 특성 역시 온도에 따라 변하지 않게 된다.

정현종 교수는 “이번 연구에서 개발한 기술은 광범위한 온도에서 동작하는 차별적인 전자소자를 구현하는 방식으로 반도체 물질의 한계를 극복할 수 있다”며 “특히 극한의 환경에서도 동작하는 센서 등 기존의 반도체 소자로는 구현할 수 없는 새로운 기능을 개발할 수 있는 가능성을 제시했다”고 말했다.

이번 연구는 연구 책임자인 물리학과 정현종 교수(교신 저자), 이준호 연구원(공동 제1저자), 이화여대 물리학과 신동훈 박사(공동 제1저자), 카이스트 물리학과 양희준 교수(공동 제1저자)와의 공동 연구로 진행됐다.

*배리스터(Barristor): 배리어(Barrier)+트랜지스터(Transistor)의 조합으로, 연구 책임자가 2012년 삼성전자 종합기술원 재직 시 새롭게 만든 용어다. 그래핀의 전자의 에너지를 제어해 그래핀-반도체 또는 그래핀-절연체 사이의 배리어를 조절하는 방식으로 전류를 스위칭(Switching)하는 소자를 통칭한다.

문화

더보기
화성시문화재단, 금요일 밤에 만나는 예술시리즈 ‘Friday Night Live’ 개최 화성시문화재단(대표이사 이종원)은 매월 1회 다양한 장르의 공연 예술을 선보이는 시리즈 기획 공연인 ‘Friday Night Live(이하 FNL)’를 8월 13일(금) 오후 7시 30분 반석아트홀에서 개최한다.7월 퓨전 국악 장르에 이어 두 번째로 개최되는 이번 공연은 현악 8중주 실내악을 선보인다.1부에서는 쇼스타코비치의 현악 4중주 8번을 연주자 8명으로 구성해 더욱 풍성한 소리로 선보이며, 이어지는 2부에서는 멘델스존의 천재성을 대변하는 작품으로 알려진 현악 8중주를 통해 인상적인 선율로 공연장을 가득 채울 예정이다.이번 공연에는 앙상블 컨시언스가 출연한다.각 분야에서 최고 수준의 연주 기량을 가지고 활발한 연주를 펼치는 바이올리니스트 웨인린(Wayne Lin), 권수현, 한경진, 정원영과 비올리스트 윤진원, 이기석 그리고 첼리스트 장우리, 박성근이 출연하며 특히 현재 대구시립교향악단에서 악장을 맡고 있는 정원영 바이올리니스트가 예술감독을 맡아 공연의 완성도를 한층 끌어올릴 예정이다.FNL은 국내·외 문화예술계에서 실력을 인정받은 예술인과 작품을 발굴해 다양한 장르의 공연 예술을 관객들에게 선보이기 위해 화성시문화재단이 기획한 시리즈 프로그램이다.재단


연예 · 스포츠

더보기
아직 어린 정동원에게 잔인한 언론매체들 2020년 초에 정동원 할아버지(왼쪽)와 아버지 그리고 동생과 함께 정동원 음악실에서 3대가 흥겨운 가족 공연을 하고 있다. 사진제공-정동원 군 팬카페. 언론들이 정동원 일부 팬들의 일탈에 대해 무자비하게 폭로성, 과장성, 미확인 허위기사들을 쏟아내고 있다. 심지어 메이저 언론들과 방송들까지도 무슨 엄청난 사건이 터진것처럼 자극적이고 공격적인 제목을 달고 앞다퉈 보도를 하고 있다. 이는 정동원과 가족들 그리고 정동원을 돕는 스탭들에 대한 명백한 인격살인이나 다름없다. 사실관계를 따져보고 직접 관련자들을 만나 확인취재를 통한 기사가 아니라 정동원의 유명세를 앞세워 모든 언론 매체들이 가십거리 형태의 보도를 통해 어린 정동원 망신주기로 작정한것 같다. 사건내용을 자세히 들여다보면 분명이 별것도 아니라는것을 언론들도 너무 잘 알고 있다. 그럼에도 '정동원 팬카페 후원금 논란'이라는 비슷한 제목으로 팬들과 국민들을 이간질 시키고 있다. 대다수 정동원 카페 회원들은 이번 사태에 대해 무관심하거나 문제를 제기한 일부 팬들의 일탈행위로 보고있다. 정동원 팬들은 누구인가. 아직 어린 동원이의 재능과 가수로서 앞으로 크게 성장할 잠재력을 키워주고 응원하고 함께하는 순수한 동