KAIST, 반도체 속 '전기 병목현상' 해결 실마리 찾았다

AI 반도체·초저전력 반도체 전력 손실 줄일 원천기술 기대

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[한국과학기술원(KAIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전＝연합뉴스) 김준호 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범·강기범 교수팀이 차세대 반도체 소자로 주목받는 2차원 소재(원자 한두 층 두께의 초박막 소재)에서 전기가 막힘없이 흐르는 새로운 구조를 구현했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 이를 나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 수준에서 직접 관찰할 수 있는 분석 플랫폼도 개발했다.

반도체는 금속 전극과 반도체가 만나는 경계에서 접촉 저항(서로 다른 두 물질이 맞닿는 경계에서 전기가 흐를 때 발생하는 저항) 때문에 성능이 떨어지고 전력 손실이 발생한다.

특히 반도체가 점점 작아질수록 접촉 저항 영향은 더욱 커져 차세대 반도체 개발의 가장 큰 기술적 난제로 꼽혀왔다.

연구팀은 성균관대 조성범 교수 연구팀과 공동으로 기존처럼 금속 전극을 반도체 위에 붙이는 대신 하나의 2차원 소재 안에서 준금속(금속처럼 전기가 잘 흐르는 성질)과 반도체 영역을 연속적으로 구현했다.

이어 같은 소재 안에서 두 영역이 자연스럽게 이어지도록 만들어 전류가 경계에서 막히지 않고 흐를 수 있음을 입증했다.

연구팀 관계자는 "2차원 소재를 이용한 차세대 반도체 소자의 접촉 저항을 획기적으로 줄일 수 있는 원천기술"이라며 "향후 AI 반도체, 초저전력 반도체, 차세대 로직 반도체 등 미래 반도체 기술 개발에 폭넓게 활용될 것"이라고 말했다.

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