이는 기존 실리콘의 한계를 극복하고 미래 트랜지스터 개발의 가능성을 한단계 높인 것으로 평가되는데요, 관련 내용이 세계적 권위의 학술지인 사이언스誌 온라인판에 미국 현지 시간 17일자로 게재되었습니다.

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■ ‘꿈의 신소재’ 그래핀, 새로운 트랜지스터 구조 제시

반도체에는 실리콘(Si) 소재의 트랜지스터가 수십억 개씩 들어 있고, 반도체 성능을 높이려면 트랜지스터의 크기를 줄여 전자의 이동 거리를 좁히거나 전자의 이동도가 더 높은 소재를 사용해 전자가 빠르게 움직이게 해야 합니다.

이에 따라 높은 전자 이동도를 갖고 있는 그래핀은 실리콘을 대체할 물질로 각광받아 왔으나, 그래핀이 금속성을 지니고 있어 전류를 차단할 수 없다는 점이 문제점으로 지적되어 왔습니다.

트랜지스터에서는 전류의 흐름과 차단으로 디지털 신호인 ‘0과 1’을 나타내므로 그래핀을 실리콘 대신 사용하기 위해서는 반도체화 하는 과정을 거쳐야만 합니다. 그러나 이 과정에서 그래핀의 이동도가 급감하므로 그래핀 트랜지스터에 대한 회의적인 시각이 많았었죠.

즉, 그래핀소자에 대한 연구를 마라톤에 비유한다면 골인 지점은 있는데 코스는 없던 상황이었습니다. 그런데 삼성전자 종합기술원이 그 코스의 방향을 찾아 제시한 것입니다.

■ 실리콘(Si) 한계 극복, 미래 트랜지스터 개발 가능성 높여

삼성전자 종합기술원은 새로운 동작원리를 적용하여 그래핀 자체를 변화시키지 않으면서 전류를 차단할 수 있는 소자를 개발하는 데 성공하였습니다.

즉, 그래핀과 실리콘을 접합하여 쇼키 장벽(Schottky Barrier)을 만들고 이 장벽의 높이를 조절하는 방법으로 전류를 켜고 끌 수 있게 된 것입니다.

장벽(Barrier)를 직접 조절한다는 의미에서 삼성전자는 새로운 소자를 ‘배리스터(Barristor)’로 이름지었습니다.

또한 디지털 신호인 ‘0’ 또는 ‘1’ 을 상호 변환하는 가장 기본적인 회로인 인버터 등을 제작하여 기본 연산(덧셈)을 구현했습니다.

이번 논문을 통해 삼성전자는 그래핀 소자 연구의 최대 난제를 해결함으로써 추후 연구에 새로운 방향을 제시했고 관련 분야를 선도할 수 있는 기반을 구축한 것으로 평가되고 있습니다.

이뿐만 아니라 현재 삼성전자 기술원은 그래핀 트랜지스터의 동작방식과 구조와 관련한 핵심 특허 9건을 확보하고 있는데요, 삼성전자는 이에 안주하지 않고 앞으로도 세계 반도체 기술을 선도할 수 있도록 최선의 노력을 기울일 것입니다.

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