[서울파이낸스 오세정 기자] 삼성전자가 지원하는 국내 대학 연구팀의 차세대 반도체 소재 연구가 성과를 인정받아 국제학술지에 게재됐다.
삼성은 포스텍 신소재공학과 소속 손준우 교수, 최시영 교수 연구팀의 '급격한 상전이 특성이 있는 단결정 루틸 구조의 실리콘 상 이종 접합' 논문이 최근 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다고 25일 밝혔다.
연구팀은 2017년 7월 '삼성미래기술육성사업' 연구과제로 선정돼 3년간 지원을 받았고, 한국연구재단 기초연구실 지원도 함께 받았다.
반도체는 트랜지스터 회로 집적도가 커질수록 소비하는 전력이 줄어들고 동작 속도가 빨라지지만 발열에 따른 오작동 문제가 발생할 가능성이 커진다.
학계와 업계는 이를 해결하기 위해 트랜지스터의 구동 전압을 낮추거나 기존 실리콘을 대체하는 신규 소재를 개발해왔다.
연구팀은 상전이(相轉移) 산화물 반도체의 일종인 '단결정 산화바나듐(금속 바나듐과 산소가 결합해서 만들어진 화합물)'이 기존 실리콘 소재 대비 전류를 흘릴 때 필요한 전압이 낮아 발열이 덜 발생하는 성질에 주목하고, 이를 실리콘 웨이퍼 위에 적층하는 기술을 개발했다.
하지만 단결정 산화바나듐은 실리콘과 결정 구조가 달라 웨이퍼에 직접 적층 성장할 경우 전기적인 결함이 발생할 수 있었다. 이에 연구팀은 실리콘 웨이퍼 위에 결정 구조가 같은 산화티타늄을 우선 적층한 후, 그 위에서 산화바나듐을 단결정 상태로 성장시키는데 성공했다.
연구팀은 이번에 개발한 소재를 실제 반도체 소자 제작에 활용하기 위해 산화물 반도체와 전극 사이의 저항 감소, 소자 크기에 따른 전기적 특성 제어 등 관련 기술을 연구하고 있다.
손준우 교수는 "차세대 소재로 주목받고 있는 단결정 상전이 산화물의 우수한 특성을 기존 실리콘 반도체 소재에 적용할 수 있게 됐다"며 "초저전력 초고밀도 메모리 등 기존 한계를 극복할 수 있는 차세대 반도체 소자 개발을 위해 노력하겠다"고 말했다.
삼성미래기술육성사업은 과학기술 육성·지원하기 위해 삼성전자가 2013년부터 1조5000억원을 출연해 시행하고 있는 연구 지원 공익사업이다.
매년 상·하반기에 각각 기초과학, 소재, ICT 분야에서 지원할 과제를 선정하고, 1년에 한 번 실시하는 '지정테마 과제 공모'를 통해 국가적으로 필요한 미래 기술분야를 지정해 해당 연구를 지원하고 있다.
지금까지 총 682개 과제에 8865억원을 지원했고, 이 중 2130건의 논문이 국제학술지에 게재됐다. 이 중 네이처(7건), 사이언스(7건), 셀(1건) 등 최상위 국제 학술지에 소개된 논문도 189건에 달한다.
