박홍규 고려대 교수 "민감한 고해상도 카메라·신개념 컴퓨터 개발 등 가능할 것"

나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작 가능할 수 있는 기반기술이 개발됐다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)는 박홍규 고려대 교수 연구팀이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선 트랜지스터를 최초로 개발했다고 21일 밝혔다.

연구내용은 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 8일자로 게재됐다.

국내 연구진이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 전류 증폭 가능한 새로운 나노선 트랜지스터를 개발했다. 그림은 다공성 실리콘에 빛을 쪼여주어 나노선의 전기적 특성이 변화함을 보여주는 모식도다.<사진=과기부 제공>
국내 연구진이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 전류 증폭 가능한 새로운 나노선 트랜지스터를 개발했다. 그림은 다공성 실리콘에 빛을 쪼여주어 나노선의 전기적 특성이 변화함을 보여주는 모식도다.<사진=과기부 제공>
트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나다. 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다. 기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행 중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이다.

연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘을 부분적으로 삽입해 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발했다. 다공성 실리콘은 내부에 수많은 작은 구멍이 있어 전기가 거의 흐르지 않는데, 연구팀은 이러한 나쁜 전기적 특성을 역으로 이용해 빛을 쪼여주면 흐르지 않던 전류가 엄청나게 증폭한다는 점을 최초로 발견했다.

박홍규 교수.<사진=과기부 제공>
박홍규 교수.<사진=과기부 제공>
또 하나의 실리콘 나노선 안에 두 개의 다공성 실리콘을 갖는 트랜지스터를 제작해 새로운 논리 회로를 구현했다. 더불어 다공성 실리콘을 여러 개 포함하는 얇은 나노선 트랜지스터를 제작해 1 마이크로미터 미만의 높은 분해능으로 매우 약한 빛을 검출할 수 있는 고성능 광검출기를 구현했다. 

박홍규 교수는 "이 연구는 다공성 실리콘을 원하는 곳에 배치시키고 빛을 필요한 위치에 쪼여주기만 하면 나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작할 수 있음을 보여준 것"이라며 "매우 민감한 고해상도 카메라, 빛으로 빠르게 계산이 가능한 신개념의 컴퓨터 개발 등에 적용이 가능할 것"이라고 기대했다.

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