[파이낸셜뉴스] 은나노와이어에 전자빔을 쪼여 공기청정기 필터에 코팅하면 항균력을 높일 수 있는 것으로 나타났다. 국내 연구자가 전자빔을 처리한 은나노와이어 소재에 대장균 항균 테스트를 해본 결과 1시간 만에 대장균이 99.9% 감소하는 결과가 나왔다. 재료연구소(KIMS)는 표면기술연구본부 김지현, 김창수, 이승훈 박사 연구팀이 코로나19 바이러스처럼 공기를 통해 전파될 수 있는 감염병 억제에 적용 가능한 항균 소재를 개발하는데 성공했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 이 소재가 대장균과 황색포도상구균을 대상으로 항균특성을 평가한 결과, 높은 항균성을 보이는 것으로 확인됐다. 대장균 항균 테스트결과 일반 은나노와이어에 있는 대장균은 30분 후 82.9%가 감소했다. 전자빔을 처리한 은나노와이어에서는 대장균이 96% 이상이 줄었으며 1시간 후에는 99.9%가 감소했다. 이승훈 박사는 "은나노와이어 소재에 전자빔을 쪼이며 은 이온을 쉽게 방출할 수 있고 표면적이 넓어지면서 필터에 모인 세균 등의 부유균을 효과적으로 살균하는 것이 가능하다"고 말했다. 김창수 박사는 "나노소재를 기존 방식보다 간단하고 친환경적인 방식으로 항균성을 높였고 향후 세균이나 미세먼지 등으로 인한 국민적 우려를 해소할 기술 개발에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다."고 말했다. 이번에 개발된 은나노와이어 항균소재는 재료연구소가 지난 2019년부터 수행 중인 '공공시설 병원체 제거소재 기술 개발'사업을 통해 개발됐다. 연구팀은 또한 항균소재와 저온 플라즈마 기술을 실내공조에 적용시켜 부유균 살균과 바이러스 비활성화가 가능한 공조부품을 개발하고 있다. 이승훈 박사는 "2023년까지 기초 실증을 완료해 공공시설에 보급할 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다. 연구팀은 실내공조용 병원체 제거소재가 병원, 공항, 지하철 등과 같은 공공시설에 적용될 경우 결핵과 코로나19 바이러스 등과 같은 호흡기 전염병의 2차 감염을 억제하는데 큰 도움이 될 것으로 보고 있다. 한편, 은나노와이어 소재는 전기전도성이 우수하고 투명하면서도 잘 휘어 그동안 차세대 플렉서블 디스플레이나 터치패널 등의 투명전극으로 쓰여 왔다. 이번 기술은 발상의 전환을 통해 전자재료로 사용하는 은나노와이어 소재를 가격이 저렴하면서도 우수한 항균특성을 나타내는 항균소재로 탈바꿈해 새 영역으로 확장시킨 것이다. 이번 성과는 재료연구소의 연구사업과 더불어 경상남도와 김해시, 김해산업진흥의생명융합재단의 전자빔을 이용한 나노제품고급화지원사업을 통해 지원됐다. 연구결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 학술지인 에이씨에스 어플라이드 바이오 머테리얼즈의 표지논문으로 게재될 예정이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진들이 머리카락보다 더 가는 나노미터(10억분의 1m) 크기의 초소형 회로를 개발하는데 필요한 공정 기술을 개발했다. 이 기술은 손가락 및 발가락의 움직임 변화를 감지하는 모션 센서로의 응용으로 운동 시 신체 관절 및 근육의 이완과 수축 정도, 운동량 등을 체크할 수 있는 스마트 운동복 등을 만드는데도 활용할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 최원준 박사와 울산과학기술원(UNIST) 백정민 교수, 이화여자대학교 김명화 교수 공동연구팀은 단결정 이산화바나듐(VO2) 나노와이어를 정확하게 배치 및 정렬하는 공정 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. KIST 연구진은 기존의 연구들을 분석해 밀리미터 길이의 나노와이어를 정렬시키는 데에 성공했다. 특정 패턴을 갖는 표면 위에서 나노물질(오산화바나듐, VO5)을 녹이면 액체 방울들로 분리되는데, 이때 특정 방향으로 나노 액체 방울들이 스스로 정렬되는 현상을 이용해 고도로 균일하고, 정렬된 밀리미터 크기의 단결정 이산화바나듐(VO2) 나노와이어를 성공적으로 형성시켰다. 공동연구팀은 이 현상을 '방향성 오스트왈드 라이프닝'이라고 정의했다. 오스트왈드 라이프닝이란 사이즈가 큰 입자의 에너지 상태가 사이즈가 작은 입자 보다 낮아 사이즈가 작은 입자는 액체상태로 녹아들어가는 반면 큰 입자는 점점 더 크기가 성장한다는 이론이다. 상온에서는 반도체인 이산화바나듐은 특정 온도가 되면 금속처럼 저항이 급격하게 감소하는 특성이 있다. KIST 연구팀은 이 특성을 이용해 고도로 정렬된 밀리미터 크기의 이산화바나듐 나노와이어 변형 센서도 개발했다. 제작된 변형 센서는 단결정 나노와이어의 특성으로 인해 높은 민감도와 빠른 반응 속도를 갖는다. KIST 최원준 박사는 "이번 성과는 이제까지 알기 어려웠던 산화바나듐 단결정 생성에 대한 이해를 높였을 뿐만 아니라 다양한 종류의 단결정 산화바나듐 나노와이어를 이용한 웨어러블 복합센서 제작에 중요한 계기가 될 것"이라고 밝혔다. 연구진들은 나노미터 크기의 초소형 회로를 개발하는데에 지속적인 최적화 공정을 통해 핵심 기술로 적용 되거나 또는 다른 공정 기술 개발을 위한 실마리가 될 수 있을 것이라 기대하고 있다. 한편 연구진은 "이 기술의 실용화를 위해서는 재료의 선택과 비규칙적인 표면 패턴에서의 공정에 대한 연구가 지속적으로 필요하다"고 말했다. 이 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST-UNIST-Ulsan Center (KUUC) 과제와 한국연구재단 및 국토교통과학기술진흥원 사업으로 수행됐다. UNIST, 이화여대와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 'Nano Letters' 최신호에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

상보가 강세다. 폴더블 스마트폰 시장이 커질 것이라는 전망이 나오면서 폴더블 디스플레이에 활용 가능한 은나노와이어(AgNW) 필름공급에 대한 기대감으로 풀이된다. 31일 오전10시53분 현재 상보는 전 거래일 대비 4.98% 상승한 2215원에 거래되고 있다. 관련업계에 따르면 삼성디스플레이가 중국 스마트폰 업체에 폴더블 패널 공급을 추진하고 있다. 삼성디스플레이가 삼성전자 스마트폰 경쟁사인 중국 오포와 샤오미 등에도 폴더블 패널을 공급할 경우 관련 시장이 폭발적으로 성장할 것으로 보인다. 시장조사업체 스톤파트너스에 따르면 폴더블 패널 수요는 내년 100만대서 1년만에 500만대로 커질 것으로 예상했다. 오포와 샤오미는 폴더블 스마트폰 출시를 준비 중이다. 폴더블 등 플렉시블 디스플레이를 구현할 수 있는 소재 가운데 은나노와이어(AgNW)는 가장 경쟁력 있는 소재로 꼽힌다 상보는 최근 플렉시블은 전기전도성과 투명성이 있어야 하고 접었다 펼 수 있어야 하는데 이 부분을 극복할 수 있는 소재로 각광받는 게 은나노와이어라면서 현재 산업용 모니터 쪽으로 양산이 나가는 품목이 있고, 고객사 시제품 승인 절차가 남은 품목, 그 외 컨텍 중인 품목도 있다. 일본과 중국이라고 밝혔다. 은나노와이어는 키오스크와 전자칠판 등 대형 패널에 활용가능한 대표적인 신소재다. 특히 플렉시블 OLED 핵심 소재 가운데 하나로 인듐주석산화물(ITO : Indium Tin Oxide)보다 저렴하고 휘어지는 성질이 있어 차세대 플렉시블 디스플레이 소재로 각광받고 있다.  kjw@fnnews.com 강재웅 기자

무질서한 은 나노와이어(silver nanowire)를 원하는 방향으로 정렬시켜 고성능 투명전극을 만드는 획기적 인쇄기술이 개발됐다. 특히 이 기술은 차세대 유연 투명전극 재료로 각광받는 은 나노와이어의 단점을 해소해 상용화의 기반을 마련했다는 평가를 받고 있다. 8일 UNIST(울산과기원, 총장 정무영)에 따르면 에너지 및 화학공학부의 고현협·김진영 교수팀이 은나노와이어를 원하는 기판에 원하는 방향으로 정렬시키는 인쇄기술을 개발했다. 이렇게 만든 은 나노와이어로 제작한 투명전극은 표면이 매끄럽고 높은 전기전도성과 투명도를 가진 덕분에 태양전지나 유기발광다이오드(OLED)에 적용할 때 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 은 나노와이어는 단면의 지름이 나노미터(㎚) 단위인 아주 작은 선(線)으로 유연하면서 전도성이 뛰어난 물질이다. 이 특성 때문에 기존 투명전극의 재료로 쓰이는 '인듐주석산화물(ITO)'을 대체할 차세대 투명전극 물질로 주목받고 있다. 특히 플렉서블 터치패널이나 디스플레이 시장에서 대면적으로 생산이 가능한 은 나노와이어 투명전극에 대한 관심이 높지만 기존 은 나노와이어 투명전극은 표면이 거칠고, 나노와이어끼리 접촉 저항이 컸다. 또 햇빛에 반사돼 뿌옇게 보이는 '헤이즈(Haze)' 현상도 나타나는 한계점이 있었기 때문에 산업계에서 은 나노와이어를 적극적으로 활용하기 어려웠다. 이번 연구를 주도한 강세원 UNIST 박사과정 연구원은 "유기태양전지나 OLED 같은 광전자소자는 표면이 매끄럽고 투명할수록 높은 효율을 얻을 수 있다"며 "지금까지 은나노와이어는 투명전극 제조 과정에서 여러 개의 은 나노와이어가 그물망처럼 무질서하게 결합되므로 표면이 울퉁불퉁하고 투명도를 향상시키기 어렵기 때문에 소자의 적용에 한계점을 보였다"고 설명했다. 연구진은 은 나노와이어 투명전극의 한계를 극복하기 위해 기존 인쇄공정에 나노기술을 접목했다. 실리콘 고무 위에 수백 나노미터(㎚)의 나노패턴을 만들고 이를 인쇄 장치에 부착해 은 나노와이어를 정렬시키면 실리콘 고무 패턴 안을 통과한 은 나노와이어는 용액이 증발하면서 발생하는 모세관 힘에 의해 정렬한다. 이렇게 기판 위에 정렬된 은 나노와이어는 서로 불필요하게 엮이지 않으면서 네트워크를 형성해 투명전극 표면이 매끄러워지고 투명도도 높아지는 효과를 얻게 되는 것이다. 고현협 교수는 "정렬된 은 나노와이어 네트워크를 이용한 투명전극은 전기가 흐르는 연결 구조를 쉽게 조절할 수 있어 성능 좋은 투명전극을 만들기 유리하다"며 "이 전극은 기존에 비해 균일하고 매끄러운 표면을 가지기 때문에 고효율 유기태양전지나 및 OLED 소자 제작이 가능하다"라고 말했다. 연구진은 제작된 전극을 플렉서블 유기태양전지에도 적용해봤다. 또 다른 제1저자인 김태효 UNIST 석·박사통합과정 연구원은 "이번 연구에서 개발된 태양전지의 효율은 기존에 보고된 은 나노와이어를 이용해 제작한 태양전지 중에서 가장 높은 효율을 보였다"고 말했다. 김진영 교수는 "정렬된 은 나노와이어를 이용한 고성능 투명전극은 유기태양전지나 OLED 디스플레이와 같은 플렉서블 광전자소자의 성능을 획기적으로 향상시킬 기술"이라며 "대면적 인쇄 기반으로 나노와이어를 정렬하는 기술은 다양한 나노와이어에 적용이 가능해 스마트 센서나 웨어러블 기기에도 충분히 활용할 수 있을 것"이라고 평가했다. 한편 나노 분야의 세계적인 권위지인 '나노 레터스(Nano Letters)'에 최신호 온라인 속보로 발표된 이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어사업(나노 기반 소프트일렉트로닉스연구단) 그리고 산업통상자원부 한국에너지기술평가원의 지원으로 수행됐다. kky060@fnnews.com 김기열 기자

성균관대 화학공학부 박남규 교수 연구팀이 나노와이어 형태의 페로브스카이트 물질을 용액공정으로 제조해 전도도가 우수하고 전하분리 성능이 향상된 나노와이어 페로브스카이트 태양전지 제작 기술을 개발했다. 연구 결과는 지난 2월 27일 나노분야 권위지인 나노레터 온라인에 발표됐다. 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지 발전단가의 약 10의 1 수준으로 낮은 발전단가를 요구하는 태양광 시장에 매우 적합한 차세대 태양전지 기술로 최근 중요성이 부각되고 있다. 박 교수 연구팀은 나노와이어 형태의 페로브스카이트를 최초로 개발했으며 이를 이용해 14.7% 효율의 페로브스카이트 태양전지를 제조했다. 또 3차원 나노결정 제어기술을 세계최초로 개발해 9% 정도의 효율로 시작해 최고효율인 17%수준의 효율을 보고한 바 있다. 이번 연구는 미래창조과학부에서 추진하는 글로벌프런티어사업 멀티스케일 에너지시스템 연구단의 지원을 받아 수행됐다. cynical73@fnnews.com 김병덕 기자

교육과학기술부와 한국연구재단은 성균관대 이효영 교수(49세)와 삼성전기 김운천 박사 연구팀이 스마트폰과 같은 전자기기의 투명전극에 널리 사용되는 희소금속인 인듐을 대체할 수 있는 은나노와이어를 산화그래핀으로 코팅해 안정성을 크게 높인 투명전극 원천기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 산화그래핀으로 코팅된 은나노와이어는 유연하고 저항성과 내구성이 강해 향후 휘어지는 디스플레이와 태양전지 등의 개발에 기여할 전망이다. '제2의 희토류'로 불릴 정도로 희귀한 인듐은 투명하면서도 전기가 잘 통해 TV나 스마트폰에 쓰이는 투명전극 필름의 원재료로 널리 사용되고 있다. 하지만 인듐은 광석 1t당 0.05g밖에 존재하지 않고 주석이나 납 등과 함께 존재하기 때문에 생산이 쉽지 않다. 이에 대체물질로 비교적 생산공정이 쉽고 투명함과 휘어짐의 두가지 특성을 동시에 가질 수 있는 은을 이용한 나노와이어가 주목받고 있다. 은나노와이어를 대면적 디스플레이에 활용하기 위해서는 산화 및 물리적 스트레스로부터 견딜 수 있도록 코팅하는 과정이 필요한데, 기존 방식처럼 고분자로 코팅하는 경우 표면이 두꺼워져 투명도 및 전기전도도가 떨어진다는 문제점이 있었다. 연구팀은 서로 밀착하려는 친수성의 플라스틱 기판과 친수성의 산화그래핀 사이에 은나노와이어를 위치하도록 하면 플라스틱 기판과 은나노와이어의 밀착력을 크게 높일 수 있다는 점에 착안, 높은 투명도와 전기전도도를 이끌었다. 동시에 낮은 빛반사를 만족시켜 2개월 이상 공기 중에 노출시켜도 산화되지 않도록 했다. 이 교수는 "인듐과 같은 희귀금속이 부족한 우리나라가 세계 투명전극 필름 시장에서 지속적인 우위를 선점하기 위해서는 새로운 소재발굴이나 기술이 필요하다"며 "이번 연구결과를 통해 인듐에 비해 공정이 쉽고 대량생산이 가능한 은나노와이어 및 산화그래핀을 이용할 수 있게 돼 향후 투명전극 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다"고 말했다. 이번 연구 결과는 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트' 1월 23일자 온라인판에 게재됐다. true@fnnews.com 김아름 기자

Q: 아이엠 주가가 6000원을 넘은 이후 횡보 중인데, 전략은. A: 아이엠은 삼성전기에서 분사한 회사로 광픽업 분야에서 세계 1위다. 아이엠이 세계 최초로 개발한 나노와이어 바이오센서라는 제품은 기존의 진단시약을 대체하는 기능이다. 쉽게 말해 피 한 방울로 암을 진단할 수 있는 진단용 센서다. 또한 일회성이라 꾸준한 수요 창출이 가능하며 내년 1·4분기부터 바로 실적이 가시화될 것으로 보이고 있다. 이 제품이 독일 유명 의료기기 업체에서도 납품 제안이 들어오고 있다는 점을 고려할 때 아이엠의 성장성에 관심을 가질 만하다. 또한 하나의 투자포인트는 블루레이 플레이어 성장이 본격화된다는 점이다. 풀 고화질(HD)급 영상이 보편화돼 있는 요즘, 기존의 DVD플레이어로는 용량의 한계를 느낄 수밖에 없다. 이것에 대한 해결책이 바로 블루레이 플레이어다. 용량이 기존 DVD보다 4배 이상 크기 때문에 고화질 영상을 쉽게 저장할 수 있다. DVD플레이어에서의 용량 한계가 온다면, 블루레이 플레이어로 관심은 넘어가게 되어있고 블루레이 세계 1위 기업인 아이엠이 당연히 수혜를 입을 것이다. 실적이 바닥을 찍은 것이 큰 모멘텀이다. 2011년 3·4분기 매출과 영업이익이 전년 동기 대비 약 37%, 30% 정도 감소했다. 하지만 이는 서울 본사만을 대상으로 한 것이라 중국 현지 법인 실적을 포함하면 매출은 오히려 5%가량 늘어난다. 영업이익의 감소 요인은 중국의 인건비 상승과 위안화 절상으로 인한 환차손 때문이다. 내년 1월 필리핀 공장이 완공되면 30% 이상의 비용을 절감하면서 이런 실적 악화를 개선하게 된다. 11월 말 투신권 매수세와 함께 상승흐름이 나왔다는 점도 긍정적이다.현재의 눌림목 구간은 매수 기회다. /한화증권 강남라운지 김소혜 대리

<코발트산화물-나노와이어 사진은 사회체육화상에> 기존 플래시메모리를 대체할 수 있는 차세대 메모리 Re램(ReRAM·저항변화 메모리)의 구동전력을 낮추고 메모리 집적 효과를 높인 극미세 코발트 산화물 나노와이어 메모리가 개발됐다. 건국대는 19일 세계수준연구중심대학(WCU) 사업에 참여한 한국과 일본 공동 연구팀이 1억번 이상 쓰기와 지우기가 가능한 나노와이어 메모리를 개발했다고 밝혔다. 교육과학기술부의 WCU 지원 사업으로 국내 대학에 초빙된 해외 석학과 국내 연구진의 첫 공동연구 성과물로, 고집적·저전력의 차세대 메모리인 Re램의 상용화 가능성을 높이는 새로운 연구 결과여서 주목된다. 건국대 물리학부 토모지 카와이 교수(일본 오사카대)와 박배호 교수팀은 차세대 나노 소자 물질인 코발트 산화물(Co3O4)로 10 나노미터(1나노미터=10억분의 1 미터) 선폭의 극미세 실 모양의 나노와이어를 개발, Re램 소자를 구성한 결과 구동전력이 획기적으로 낮아지고 부피 대비 표면적이 극대화돼 Re램 소자의 상용화에 필요한 산화-환원 메커니즘 규명에 필요한 증거를 발견했다. 이번 연구 결과는 나노 분야의 세계적 과학저널인 ‘나노레터’지 4월호 온라인판에 게재됐다. Re램은 현재의 주력 비휘발성메모리(전원을 꺼도 저장된 정보가 손상되지 않는 메모리)인 플래시메모리의 속도 및 대용량화 한계를 모두 극복하는 차세대 메모리로, 나노 물질인 금속 산화물의 금속 저항이 높고 낮음을 디지털정보인 ‘0’과 ‘1’을 저장하는 데 활용한 것이다. 저장 용량이 높은 Re램은 집적도를 높였을 때 구동 전력이 너무 높아 열이 많이 발생하는 단점이 있기 때문에 구동 전력을 낮추는 기술 개발이 메모리 용량인 집적도 향상을 위해 시급한 과제였다. 건국대 연구팀이 개발한 단일 코발트 산화물 나노와이어 소자에서는 전류가 흐르는 면적이 최소화됨으로써 구동 전력이 2×10-8 watt 수준으로 크게 줄었고 부피 대비 표면적이 극대화됨으로써 메모리 소자의 안정적 상용화에 꼭 필요한 산화-환원 메커니즘의 효과가 확실히 관측된 것으로 알려졌다. 또 기존 나노 메모리에서는 2개의 상태만 기억하지만 건국대 연구팀이 개발한 코발트 산화물 나노 와이어는 2가지 이상의 상태를 기억, 향상된 성능을 보이고 있다. 특히 이번 연구에서 바닥에서 자라는(bottom-up) 방식의 스스로 성장하는(Self-assembled) 폭이 얇고 길이가 긴 형태의 코발트 산화물 나노 와이어로 소자를 구성한 결과 부피 대비 표면적이 극대화돼 주변의 기체와 반응하는 정도가 커져 산화-환원의 증거를 발견할 수 있었다는 것이다. 게다가 이 메모리 소자는 1억번(10의 8승) 이상의 쓰기·지우기 작동이 가능한 것으로 확인돼, 실용화 가능성이 매우 높은 것으로 분석됐다. 현재의 주력 비휘발성메모리인 플래시메모리는 쓰기·지우기 작동 10만번(10의 5승) 수준이다. 박 교수는 “이번 코발트 산화물 나노와이어를 이용한 소자 연구는 저항의 변화에 따라 데이터를 기록하는 Re램의 구동전력 문제를 해결하고 메모리 소자의 크기가 초미세 리소그라픽 이하의 나노 크기로 작아지더라도 충분한 집적도를 가질 수 있는 가능성을 보여준 것”이라고 설명했다. /noja@fnnews.com노정용기자

국내 연구진이 차세대 반도체 소자 재료로 각광받는 ‘실리콘 나노와이어(SiNW)’의 상용화를 앞당길 수 있는 방법을 찾아냈다. KAIST 물리학과 장기주 교수팀은 “실리콘 나노선에 인(P)이나 붕소(B) 같은 불순물을 첨가했을 때 일어나는 전기적 특성의 변화와 이를 조절할 수 있는 메커니즘을 발견했다”고 2일 밝혔다. 이 연구 결과는 ‘나노레터스’ 최신호에 게재됐다. 반도체 분야는 최근 소형화의 한계에 직면하면서 탄소나노튜브(CNT)나 실리콘 나노선 등 신소재로 눈을 돌리고 있다. 이 중 실리콘 나노선을 반도체에 이용할 경우 전기가 흐르지 않는 실리콘의 특성을 살리기 위해 불순물을 첨가해야 한다. 하지만 실리콘선의 직경이 나노미터(㎚=10억분의 1m) 수준으로 작아지면 불순물 첨가가 어렵고 전기적 성질을 조절하는 것도 쉽지 않다. 연구팀은 이번 연구에서 인 원자를 실리콘 나노선에 첨가하면 가까이 있는 2개의 인 원자가 쌍을 이뤄 전자를 내놓지 못하고 따라서 전기전도도도 급격히 떨어진다는 사실을 알아냈다. 하지만 연구진은 이를 해결할 방법도 찾아냈다. 실리콘에 비해 전자의 수가 적어 양전하를 띠는 정공을 만드는 붕소를 첨가하면 나노선의 직경에 관계 없이 전기전도도를 일정하게 높여준다는 것. 장 교수는 “반도체 물질의 도핑 특성 이해는 반도체 소자 응용에 매우 중요하다”며 “실리콘 나노선의 직경이 작아질수록 인의 도핑 효율이 떨어진다는 것은 반도체소자 응용에 치명적 단점이지만 이 연구결과를 토대로 인의 도핑 효율을 높이는 다양한 방법일 개발될 수 있다”고 말했다. /economist@fnnews.com 이재원기자

국내 연구진이 차세대 반도체 소자 재료로 각광받는 ‘실리콘 나노와이어(SiNW)’의 상용화를 앞당길 수 있는 방법을 찾아냈다. KAIST 물리학과 장기주 교수팀은 “실리콘 나노선에 인(P)이나 붕소(B) 같은 불순물을 첨가했을 때 일어나는 전기적 특성의 변화와 이를 조절할 수 있는 메커니즘을 발견했다”고 2일 밝혔다. 이 연구 결과는 ‘나노레터스’ 최신호에 게재됐다. 반도체 분야는 최근 소형화의 한계에 직면하면서 탄소나노튜브(CNT)나 실리콘 나노선 등 신소재로 눈을 돌리고 있다. 이 중 실리콘 나노선을 반도체에 이용할 경우 전기가 흐르지 않는 실리콘의 특성을 살리기 위해 불순물을 첨가해야 한다. 하지만 실리콘선의 직경이 나노미터(㎚=10억분의 1m) 수준으로 작아지면 불순물 첨가가 어렵고 전기적 성질을 조절하는 것도 쉽지 않다. 연구팀은 이번 연구에서 인 원자를 실리콘 나노선에 첨가하면 가까이 있는 2개의 인 원자가 쌍을 이뤄 전자를 내놓지 못하고 따라서 전기전도도도 급격히 떨어진다는 사실을 알아냈다. 하지만 연구진은 이를 해결할 방법도 찾아냈다. 실리콘에 비해 전자의 수가 적어 양전하를 띠는 정공을 만드는 붕소를 첨가하면 나노선의 직경에 관계 없이 전기전도도를 일정하게 높여준다는 것. 장 교수는 “반도체 물질의 도핑 특성 이해는 반도체 소자 응용에 매우 중요하다”며 “실리콘 나노선의 직경이 작아질수록 인의 도핑 효율이 떨어진다는 것은 반도체소자 응용에 치명적 단점이지만 이 연구결과를 토대로 인의 도핑 효율을 높이는 다양한 방법일 개발될 수 있다”고 말했다. /economist@fnnews.com 이재원기자