ETRI, MIT 소자 상용화 성큼 앞당긴다

[김현탁 박사와 참여연구원들(왼쪽서 두번째가 이번 논문의 제1저자). 사진제공=ETRI ]

 

 

아주경제 한준호 기자 = 국내 연구진이 지난 2005년 규명한 바 있는 모트 금속 절연체 전이(Mott MIT) 현상을 활용, 각종 센서 및 스위치에 널리 활용이 가능한 MIT 물질로 소자 대량생산 개발에 성공했다.

모트 MIT란 부도체가 금속으로 또는 금속이 부도체로 변하는 현상을 말한다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 14일 MIT 소자가 널리 상용화 되기 위한 대량생산 기술인 대면적 웨이퍼 개발에 성공했다고 밝혔다.

이 기술은 응용물리 및 재료공학분야 저널인 어플라이드 피직스 레터 머트리얼즈에 지난 2월초 게재됐다. 향후 이 기술을 활용하게 될 경우, MIT 소자의 생산단가를 절감, 값싸게 소자 생산이 가능해 전류가 새는 누설의 특성이 적고 불량소자 제조의 확률도 줄일 수 있게 된다.

또 이 기술은 HTR(고효율 스마트 전력 트랜지스터), 화재감지기 및 센서, 조도 센서, 전력도선의 발열 감시용 소자, 리튬이온전지에 있는 파워소자 발열관리 등에 널리 활용될 전망이다.

기존 2인치 웨이퍼로 MIT 소자를 연구용으로 생산해 왔는데, 이는 1만6000여개의 소자밖에 만들 수 없고 연구용이라 값도 비싸 생산 효율이 떨어졌지만, 이번에 개발한 웨이퍼는 실리콘 기판위에 8인치 크기 소자를 최대 20만개 이상을 만들 수 있어 MIT 소자의 상용화에 성큼 다가서게 됐다. 

이 기술의 핵심은 가장 널리 사용되고 값싼 실리콘 기판면 위에 MIT 물질 박막을 올리면 실리콘 기판과 박막 사이 계면(界面)에 격자 불일치 현상이 일어나, 이 계면을 연구진은 안정화된 물질인 AlN(질화알루미늄)을 사용해 실리콘과 MIT 물질사이에서 발생하는 격자 불일치를 조절한 것이다.

특히 AlN 이외의 다른 물질을 사용할 경우, MIT 물질 박막과 기판 사이의 원소 확산 때문에 MIT 특성에 변화가 있었으나, AlN을 사용하면 특성변화가 생기지 않는게 특징이다. 

ETRI는 "이렇게 기판과 똑같이 정렬된 박막을 에피(Epitaxy) 박막이라고 하는데, 이 에피 박막을 김현탁 박사 연구팀이 처음으로 개발한 것"이라고 설명했다.

특히 HTR(고효율 스마트 전력 트랜지스터)의 경우, MIT 기술로 조명용 LED 드라이버에 50만개가 적용되어 판매 되었으며 심장박동기에도 쓰이고 있다. HTR을 이용한 정전류 회로는 이미 미국특허도 받아 조명시장에서 널리 사용될 것으로 보고 있다.

아울러 정온식 화재감지기 시장에서도 MIT 화재 감지기가 현재는 약 50% 정도 국내 시장을 점유하고 있는데 올해 90% 까지 점유율을 높여 해외시장으로 진출 할 예정이며, 철도분야의 전력차단기술로도 유망할 것으로 기대되고 있다. 

김현탁 박사는“MIT 소자의 응용범위인 열, 빛, 전기가 있는 곳에 쓰이는 MIT 소자의 대량생산 기술과 응용기술을 개발하고, 현재 도래하고 있는 사물인터넷 등 기술과 접목하여 고부가가치 MIT 기술을 새로운 성장동력으로 키워야 할 것”이라고 말했다.