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빛으로 작동하는 나노선 트랜지스터 개발

2017.08.21 과학기술정보통신부

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빛으로 작동하는 나노선 트랜지스터 최초 개발
- 고해상도 카메라, 빛으로 계산하는 신개념 컴퓨터 등 적용 기대 -

□박홍규 교수 연구팀(고려대)이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선^* 트랜지스터^**를 최초로 개발했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 과기정통부)는 밝혔다.
* 나노선 : 단면의 지름이 수 나노미터에서 수백 나노미터이고 길이는 수십 마이크로미터인 1차원 형태의 나노 구조체. 레이저나 트랜지스터, 메모리, 화학감지용 센서 등 다양한 분야에 쓰임
** 트랜지스터 : 전자회로의 구성요소이며 전류나 전압흐름을 조절하여 전기 신호의증폭, 스위치 역할을 하는 반도체 소자
□ 박홍규 교수 연구팀의 연구내용은 세계적인 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 8월 8일자에 게재되었다.
- 논문명 : Photon-triggered nanowire transistors
- 저자 정보 : 박홍규 교수(교신저자, 고려대), 김정길 박사(제1저자, 고려대)
□ 트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나로서, 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다. 기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행 중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이다.
□ 연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘^*을 부분적으로 삽입하여, 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발하였다. 이로서 기존의 복잡한 반도체 설계 및 제작 공정을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.
* 다공성 실리콘 : 내부에 수 나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터)의 수많은 작은 구멍을 가지고 있는 실리콘

ㅇ 다공성 실리콘은 내부에 수많은 작은 구멍이 있어 전기가 거의 흐르지 않는다. 연구팀은 이러한 나쁜 전기적 특성을 역으로 이용해, 빛을 쪼여주면 흐르지 않던 전류가 엄청나게 증폭한다는 점을 최초로 발견했다.

ㅇ 연구팀은 또한, 하나의 실리콘 나노선 안에 두 개의 다공성 실리콘을 갖는 트랜지스터를 제작하여 새로운 논리 회로^*를 구현하였다. 게다가 다공성 실리콘을 여러 개 포함하는 얇은 나노선 트랜지스터를 제작하여, 1 마이크로미터 미만의 높은 분해능으로 매우 약한 빛을 검출할 수 있는 고성능 광검출기^**를 구현했다.
* 논리 회로 : 1 또는 0의 두 값 신호로 주어진 입력에 대응한 두 값 신호의 출력을 얻는 회로를 말하며, 컴퓨터의 연산장치, 제어장치 등의 기본이 되는 회로
** 광검출기 : 광신호를 검출하여 전기 신호로 바꾸어 주는 역할을 하는 소자

□ 박홍규 교수는 “이 연구는 다공성 실리콘을 원하는 곳에 배치시키고 빛을 필요한 위치에 쪼여주기만 하면 나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작할 수 있음을 보여준 것이다. 이로서 매우 민감한 고해상도 카메라, 빛으로 빠르게 계산이 가능한 신개념의 컴퓨터 개발 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 밝혔다.
□ 이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행되었다.

“이 자료는 과학기술정보통신부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”

<자료출처=정책브리핑 www.korea.kr>

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