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흑린(黑燐), 차세대 트랜지스터 주인공 될까

2014년 11월 17일 18:00

작은 핸드백 안에도 쏙 넣을 수 있는 두루마리 노트북, 차창에 들어 있는 투명 내비게이션…. 다양한 전자제품을 만들려면 투명하면서도 휘어지는 성능을 가진 반도체가 필요하다. 최근 국내 연구진이 기존 실리콘 소재를 대신해 차세대 반도체로 쓸 수 있는 소재를 찾는 데 성공했다.

 

 

이미지 확대하기KIST 연구팀이 개발한 흑린 트랜지스터의 모습.  - KIST 제공
KIST 연구팀이 개발한 흑린 트랜지스터의 모습. - KIST 제공

한국과학기술연구원(KIST) 최원국 박사와 송용원 박사 공동 연구팀은 흑린(black phosphorus)으로 트랜지스터를 만들어 ‘ACS나노’ 4일자에 발표했다.

 

흑린은 인과 원소는 같지만 모양과 성질이 다른 동소체다. 그래핀처럼 층 구조를 이루고 있는데, 두께 역시 그래핀과 마찬가지로 원자의 지름 정도로 얇다. 송 박사는 “흑린은 차세대 트랜지스터 소재로 잘 알려진 그래핀과 이황화몰리브덴 보다 전자이동도가 우수하다”고 설명했다.

 

흑린도 단점은 있다. 공기와 반응하는 속도가 매우 빨라 불안정하다는 것이다. 때문에 그동안 트랜지스터로 제작하고 구동시키는 데 어려움이 많아 트랜지스터 소재로 적합한지에 대해서는 논란이 있었다.

 

연구팀은 흑린의 단점을 보완하기 위한 방법으로 보호층을 생각했다. 흑린을 무기물인 산화알루미늄(Al2O3) 막으로 감싸자 2개월이 지난 뒤에도 흑린은 공기 중에서 안정적으로 존재했다.

 

논문의 1저자인 나준홍 KIST 박사는 “흑린 소재의 트랜지스터가 안정적으로 구동된다는 사실을 이번에 처음 확인했다”면서 “흑린 안에서 전자가 어떻게 이동하는지 그 메커니즘을 밝히는 데도 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

 


신선미 기자

vamie@donga.com

 

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