1~2나노 반도체 발광효율 한계 돌파…표면 제어 길 열려 작성일 01-14 47 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST-스페인 연구진, 차세대 디스플레이· 양자 통신· 적외선 센서 활용 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="YFpjcVB3kg"> <p contents-hash="e9cb5eb5f660ddf2231201136d3f5a9c7a6c714b813527252800a3596e1a6b18" dmcf-pid="GcDqbvIkko" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>그동안 불가능 영역으로 여겨졌던 초소형 반도체 표면 제어를 원자수준으로 정밀하게 다룰 수 있는 신기술이 세계 처음 개발됐다. 기존 반도체 빛 효율 1%를 18.1%까지 끌어올린 덕분이다.</span></p> <p contents-hash="838100d7530644f6ea49c92b13f74110f5a44344e2fe15f8f43ba1c0955f3698" dmcf-pid="HkwBKTCEgL" dmcf-ptype="general">TV, 스마트폰, 조명처럼 빛을 내는 반도체는 우리 일상 곳곳에 쓰이고 있다. 하지만 아직까지 친환경 반도체를 만들기 위한 기술 장벽도 여전하다. 특히 머리카락 굵기(약 10만 나노미터)보다 수만 배 작은 1~2나노 반도체는 밝은 빛을 낼 수 있지만, 실제로는 산화가 일어나고, 사이즈가 너무 작아 특성에 영향을 미치는 등으로 빛 발현이 되지 않았다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4720e960d6c92e1cd6260c5c119ddb864e5d980a52ac4752d88ac2aa62c1aab9" dmcf-pid="XErb9yhDgn" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 연구진. 앞줄 왼쪽부터 주창현 박사과정생, 연성범 석박사통합과정생(이상 공동 1저자), 뒷줄 왼쪽부터 하재영, 조힘찬 교수, 장재동 연구학생(사진=KAIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ZDNetKorea/20260114141427995iccm.jpg" data-org-width="639" dmcf-mid="xX6STLe4aj" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ZDNetKorea/20260114141427995iccm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 연구진. 앞줄 왼쪽부터 주창현 박사과정생, 연성범 석박사통합과정생(이상 공동 1저자), 뒷줄 왼쪽부터 하재영, 조힘찬 교수, 장재동 연구학생(사진=KAIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="18dafecca1ae92b745095190beb09c56c59b431cc48be0406b70c3c661b63c77" dmcf-pid="ZDmK2Wlwki" dmcf-ptype="general">KAIST는 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 차세대 친환경 반도체 소재로 주목받는 나노 반도체 입자인 인듐 포스파이드(InP) 매직 사이즈 나노결정(MSC) 표면을 원자 수준에서 제어하는 원천 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.</p> <p contents-hash="a7057e08dd1f6d775c18e3f75f786abf4b36e2f2bf1c578b7074a418cd7e1185" dmcf-pid="5ws9VYSrjJ" dmcf-ptype="general">연구팀이 주목한 소재는 ‘매직 사이즈 나노결정’이라 불리는 수십 개 원자로 이루어진 초소형 반도체 입자다. 이 물질은 모든 입자가 똑같은 크기와 구조를 가져 이론적으로는 매우 선명한 빛을 낼 수 있다. 하지만 크기가 1~2나노미터에 불과해, 겉면에 생기는 미세한 결함 때문에 빛이 대부분 사라지는 한계를 안고 있었다.</p> <p contents-hash="2bc24f0e9039322b514aab9b0f06f0b391aeda6b7616d0a8891d53d3b7184c05" dmcf-pid="1rO2fGvmjd" dmcf-ptype="general">실제로 지금까지는 빛의 효율이 1%에도 미치지 못했다.</p> <p contents-hash="255fd1797360f5cce050fd6491fc0c56c14dae28bcb274234e76170efd9a005e" dmcf-pid="tmIV4HTske" dmcf-ptype="general">기존에는 이 문제를 해결하기 위해 강한 화학 물질인 불산(HF)으로 표면을 깎아내는 방법이 쓰였지만, 너무 강한 반응 탓에 반도체 자체가 망가지는 경우가 많았다.</p> <p contents-hash="fe76078edb53b1bcac3c77c7ba77b80900e422e82e44606d2e17abab7b752b69" dmcf-pid="FsCf8XyOaR" dmcf-ptype="general">조힘찬 교수 연구팀은 접근 방식을 바꿨다. 반도체를 한 번에 깎아내는 대신, 화학 반응이 아주 조금씩 일어나도록 정밀하게 조절하는 에칭 전략을 고안했다. 이를 통해 반도체의 형태는 그대로 유지하면서, 빛을 방해하던 표면의 문제 부분만 선택적으로 제거하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="b2efd4368a38b263d280815c2b64b4b86bcb5d425b335aa492bc18c669d7a5a2" dmcf-pid="3Oh46ZWIcM" dmcf-ptype="general">결함 제거 과정에서 생성된 불소와 반응 용액 내 아연 성분은 염화아연 형태로 결합해, 노출된 나노결정 표면을 안정적으로 감싼다는 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="9d84fa23c8bb340e4bbc8839e8fae2b259662322cdfe7f0572d77856aee6f86e" dmcf-pid="0Il8P5YCkx" dmcf-ptype="general">연구팀은 "기존 1% 미만이던 반도체의 빛 효율을 18.1%까지 끌어올렸다"며 "이는 현재까지 보고된 인듐 포스파이드 기반 초소형 나노 반도체 가운데 세계 최고 수준의 성과로, 기존보다 18배 이상 밝아진 것"이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="c89b60a3887b8b063eb8938daac93afc52aa5927af119031a38f6abbaa2a69ad" dmcf-pid="pCS6Q1GhkQ" dmcf-ptype="general">조힘찬 교수는 "그동안 제어가 거의 불가능하다고 여겨졌던 초소형 반도체의 표면을 원자 수준에서 정밀하게 다룰 수 있음을 처음으로 입증했다는 점에서 의미가 크다"며 "차세대 디스플레이는 물론, 양자 통신, 적외선 센서 등 다양한 첨단 기술 분야로의 활용이 기대된다"고 말했다.</p> <p contents-hash="8fd9273738dc27debcbeaf249ef01b322281ea25edfad76703bb8e015c584875" dmcf-pid="UhvPxtHlkP" dmcf-ptype="general">조 교수는 또 “단순히 더 밝은 반도체를 만든 것이 아니라, 원하는 성능을 얻기 위해 원자 수준에서 표면을 다루는 기술이 얼마나 중요한지를 보여준 사례”라고 덧붙였다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="757afbb1372c0c6360e6b87142988003dd0d5f73d8968c24f5e73fecef7c4b31" dmcf-pid="ulTQMFXSo6" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="원자 단위 정밀 제어 기술을 통한 발광 효율 한계 극복 개념도.(그림=KAIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ZDNetKorea/20260114141429244rees.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="WEyxR3Zvca" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/14/ZDNetKorea/20260114141429244rees.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 원자 단위 정밀 제어 기술을 통한 발광 효율 한계 극복 개념도.(그림=KAIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="f33dce8c3b226123de09784de96a805e741ddb5323a83d2071512395fc3f479b" dmcf-pid="7SyxR3Zvk8" dmcf-ptype="general">연구는 KAIST 신소재공학과 주창현 박사과정과 연성범 석·박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 조힘찬 교수와 스페인 바스크 소재·응용 및 나노구조 연구센터 (BCMaterials) 이반 인판테 (Ivan Infante) 교수가 공동 교신저자로 참여했다.</p> <p contents-hash="1b4c1ec1f522825c2202057de0853ab7f45a1ad5018a17096d6a5a53b49dc376" dmcf-pid="zGZiLz0Hk4" dmcf-ptype="general">연구결과는 미국화학회지 (JACS, Journal of the American Chemical Society)에 온라인 게재됐다.</p> <p contents-hash="78004532018e2087ea5ffff80b1cebaf8e8dfd22b62de81190cfe33e2e9f8633" dmcf-pid="qH5noqpXcf" dmcf-ptype="general">한편, 이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 나노소재기술개발사업, 차세대지능형반도체기술개발사업, 양자정보과학 인적기반 조성사업, 그리고 한국기초과학지원연구원이 지원하는 신진연구자 인프라지원사업의 지원을 받아 수행됐다.</p> <p contents-hash="93dbab5bb9ddc6a21f9cf2718f5a101f58f24905fea162678f2c4c6de0887824" dmcf-pid="BX1LgBUZjV" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 배경훈 과기부총리 "우주청 조직 갈등 해소·4대 과기원 선택과 집중 시급" 01-14 다음 지난해 ICT 수출 역대 최대…AI 데이터센터 구축에 반도체 SSD 수요 급증 01-14 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
