IBS 김근수 교수 등 공동 연구 성과

국내 연구진이 반도체의 소재인 실리콘보다 전자 이동이 100배나 빠르고 강철보다 200배 강해 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀을 뛰어넘는 특성의 물질을 찾아냈다.

기초과학연구원(IBS) 원자제어 저차원전자계 연구단 김근수(포스텍 물리학과) 교수와 연세대 물리학과 공동연구팀은 ‘포스포린’이 그래핀보다 우수한 성질을 가진 반도체 물질이라는 것을 규명하고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 14일자에 발표했다.

머리카락 굵기 10만분의1 수준인 0.5㎚ 두께의 포스포린은 인(燐·P) 원자로 된 흑린 표면 몇 개 층을 떼어내 만든 것이다.

그래핀은 철보다 강하고 구리보다 전류가 잘 흐르지만 ‘밴드갭’이 없다. 밴드갭은 전자의 이동을 통제하는 일종의 장벽으로 밴드갭이 0에 가까울수록 전류가 쉽게 흘러 반도체가 아닌 도체가 된다.

밴드갭이 없기 때문에 그래핀은 필요할 때 전류를 완전히 차단하기 어려워 반도체 소자로 사용하기 쉽지 않다.

연구진은 포스포린 표면에 칼륨 원자를 흡착시키는 방법으로 밴드갭을 0~0.6까지 조절할 수 있게 했다. 이에 따라 포스포린은 반도체에서 도체까지 필요에 따라 성질을 바꿀 수 있게 됐다. 연구팀은 포스포린 트랜지스터 개발과 포스포린의 공기 중 산화를 막는 기술을 추가로 연구 중이다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr