ETRI, 신개념 2D반도체 나노시트 개발 성공

이차원 반도체 소재의 막으로 활용가능 길 열어

ETRI 연구진이 친환경 용매인 물과 나트륨 이온을 활용하여 제조된 2차원 나노재료 (나노시트)가 분산되어 있는 수용액을 설명하고 있는 모습.[사진=ETRI]

한국전자통신연구원(ETRI)은 나노 두께 극초박막 형태 신물질로 큰 관심을 끌고 있는 이차원 반도체 나노시트를 제조하는 핵심기술 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

흑연에서 얇게 한 층으로 쪼개 낸 그래핀과 같은 소재를 이차원 소재라 부른다. 이번 연구진이 개발에 성공한 나노시트는 이차원 소재 중 반도체에 속하는 소재들이다.

향후 연구진은 반도체 소자를 구성하는 반도체 막으로 본 나노시트가 널리 활용될 것으로 예상하고 있다.

특히 이차원 소재의 나노 박막은 유연하고 투명한 특징이 있다. 기존 반도체가 5나노미터(nm) 두께 한계로 집적도 제한이 있었는데 이로부터 자유롭다. 따라서 차세대 전자 소자들에 많이 응용될 것으로 기대된다.

또 ETRI는 쉽게 물에 용해되며 가격이 매우 저렴하고 취급이 쉬운 나트륨(Na) 이온을 활용한 나노시트 박리 기술을 최초로 개발했다. 잘 쪼개지는 결정석을 물에 넣어 나트륨(Na)을 첨가, 초음파를 가하여 나노미터(nm) 이하 두께의 한 층, 한 층이 쪼개져 나오는 나노시트 기술 개발에 성공한 것이다.

이차원(2D) 소재의 변성이 일어날 경우 완전한 특성 회복이 매우 어려운 점을 고려할 때, 특성 개선을 위한 후속 공정 없이 2D 반도체의 우수한 특성을 잘 활용할 수 있다는 점에서 ETRI 기술이 기존 기술에 비해 매우 유리하다고 할 수 있다.

아울러 ETRI 연구진은 간단한 메모리 소자 어레이를 제조하여 데이터를 쓰고 반복하여 읽는 과정을 시험하여 안정적인 메모리 동작을 확인하는데 성공했다고 밝혔다. 연구진은 이차원 소재 나노시트가 향후 전기차의 고용량 축전지, 이차전지, 유연하고 투명한 전자기기 등에 활용될 것으로 보고 있다.

향후 ETRI는 다양한 메모리 소자 개발과 2D 반도체 소재에 대한 물성연구 및 본 연구 결과물의 응용분야 모색을 진행할 예정이다.