中, 세계 최초로 그래핀 반도체 개발...실리콘보다 10배 빨라
[베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국의 연구팀이 세계 최초로 그래핀을 활용한 반도체를 개발해내는 데 성공했다.
중국 톈진(天津)대학의 연구팀은 해당 연구결과를 '실리콘 카바이드(탄화규소, SiC) 상에서의 초전도성 그래핀 반도체'라는 제목의 논문으로 작성했으며, 해당 논문은 국제학술지 네이처에 등재됐다고 중국 제일재경신문이 5일 전했다.
해당 연구는 중국 톈진대학이 주도했으며, 미국 조지아공대 연구팀이 협업했다. 톈진대학 측은 "톈진대학이 연구를 주도했으며, 이 같은 사실은 논문에도 명확히 기재되어 있다"면서 "이 반도체는 그래핀으로 만들어낸 세계 최초의 반도체일 것"이라고 설명했다.
논문에 따르면 톈진대학이 만들어낸 그래핀 반도체는 현재 실리콘 기반 반도체에 비해 전기전도성이 10배 뛰어난 것으로 측정됐다.
그래핀은 탄소 원자로 이뤄진 탄소 기반 나노소재다. 뛰어난 전기 전도성을 지니고 있으며, 기계적 강도가 높으면서도 유연한 특성이 있다.
전도성이 뛰어난 특성 때문에 반도체 소재로 활용되기에 적합하다. 하지만 밴드갭(에너지 밴드 사이의 간격)이 없거나 작아서 전자 차단이 이뤄지지 않기 때문에 반도체 소재로 사용하기 어렵다는 단점이 있다. 때문에 반도체 소재로서 그래핀의 약점을 보완하기 위한 연구가 이뤄지고 있었다.
톈진대학 연구팀은 실리콘 카바이드 웨이퍼 표면에 에피택셜 그래핀을 성장시키는 방식으로 밴드갭 문제를 해결했다.
톈진대학측은 "2021년 하반기에 이와 같은 방법이 발견되었으며 논문은 2022년에 작성됐다"고 소개했다.
마레이(马雷) 톈진대학 나노시스템 국제연구센터 주임은 "이번 연구를 통해 그래핀을 전자공학에 활용하기 위한 가장 큰 장애물이 제거됐다고 볼 수 있다"며 "반도체 제조에 활용된다면 비용 면에서 더욱 저렴하면서도 성능이 월등한 반도체를 제조해 낼 수 있을 것"이라고 평가했다.
또한 마레이 주임은 "현재 더 큰 크기의 실리콘 카바이드 웨이퍼에 구현해내는 작업을 진행 중에 있다"면서도 "그래핀 반도체가 완벽하게 산업화되기까지는 앞으로 10년은 더 걸릴 것"이라고 설명했다.
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| 국제 학술지 네이처 홈페이지에 그래핀 반도체 논문이 소개되어 있다. [사진=제일재경신문 캡쳐] |
