[대학저널 신효송 기자] 원자 한 층 두께의 산화물 반도체가 개발됐다. 얇고 투명하며 유연한 전자기기나 초소형 센서 등의 전자장치를 개발하는 데 유용하게 쓰일 전망이다.

UNIST(총장 정무영) 신소재공학부 이종훈 교수팀은 '2차원 산화아연 반도체(2-dimensional ZnO Semiconductor)'를 개발했다.

이 물질은 그래핀 위에 산화아연을 원자 한 층 수준으로 성장시켜 만들었다. 기존에 산화물 반도체 중 가장 얇은 게 특징이다.

반도체는 작은 크기와 고성능을 가지는 방향으로 진화하고 있다. 기존 실리콘 반도체 역시 이런 흐름을 따른다. 하지만 공정이 미세해질수록 성능 부분에서 한계가 나타났다. 이에 실리콘을 대체할 차세대 반도체에 대한 연구가 활발하다.

이에 그래핀 위에 밴드갭이 있는 산화물을 성장시켜 반도체를 만들려는 연구가 진행됐다. 전기전도성이 좋은 그래핀을 기판으로 쓰고, 밴드갭이 있는 산화물을 이용해 반도체처럼 전류의 흐름을 통제하려는 것이다.

이종훈 교수팀은 그래핀 위에 산화아연(ZnO)을 성장시키는 방법을 선택했다. 산화아연도 그래핀처럼 육각형 구조를 가졌기 때문이다.

특히 이번 연구에서는 그래핀 위에서 산화아연의 성장 모습이 실시간으로 관찰됐다. 산화아연 생성 초기 산소와 아연 원자들은 그래핀을 이루는 탄소 원자 위에 자리잡았다. 성장하는 단계에서 배열 각도를 조금씩 바꿔 그래핀 위에 나란히 올려지는 형태를 이뤘다.

이종훈 교수는 "이번 연구는 앞으로 다양한 이차원 물질 위에 나노 물질을 성장시키고 초기 결정 성장 과정을 관찰하는 데 활용될 것"이라며 "새로운 이차원 물질의 연구와 개발은 얇고 투명하고 휘어지는 미래 전자기기 개발을 앞당길 것"이라고 말했다.

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