국내 연구진, 이온빔으로 반도체 집적도 높이는 방법 찾았다

백진엽 기자 / 기사승인 : 2022-05-13 03:00:03
  • -
  • +
  • 인쇄
김윤석 성균관대 교수, 세계 최초로 이온빔 활용
이온빔 적용하니 소재 강유전성 200% 이상 증가
▲ 김윤석 성균관대 교수(사진=과학기술정보통신부)

국내 연구팀이 이온빔을 이용해 차세대 반도체 소재를 고성능화하는 방법을 세계 최초로 구현했다.

과학기술정보통신부는 김윤석 성균관대학교 교수 연구팀이 차세대 반도체 소재로 주목받고 있는 하프늄옥사이드(HfO₂)에 '이온빔'을 이용해 강유전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법을 구현했다고 13일 밝혔다.

반도체의 효율을 높이기 위해서는, 다시 말해 소자의 집적도를 현재 수준보다 월등히 높이려면 나노미터 혹은 그 이하의 얇은 막 상태에서도 충분히 큰 물성을 유지하기 위한 전략이 필요하다. 이를 위한 소재로 강유전성을 지니는 물질이 제안됐다.

강유전성은 외부 자기장 등에 의해 물체의 일부가 양(+)극이나 음(-)극을 띠게 된 후 그 성질을 유지하게 되는 성질을 말한다. 강유전성이 크면 메모리에서 데이터를 저장하는 기본구조인 '0'과 '1'의 차이가 커져 저장된 데이터를 보다 정확하게 읽을 수 있게 된다.

이같은 강유전성을 지니는 물질을 이용하면 반도체 소자의 집적도를 높일 수 있다는 아이디어는 이미 40여년 전에 나왔다. 하지만 최근 새로 도입된 소재인 하프늄옥사이드에서도 강유전성 증대를 위한 후처리과정이 추가로 필요하고 여러 공정 조건들이 강유전성에 큰 영향을 미치는 등 공정상 큰 한계점이 있어 구현되지는 실제로 구현되지 못했다.

이번 연구 성과는 이같은 한계를 극복하기 위한 방안을 제시했다. '이온빔'이라는 하나의 변수만으로 후처리과정이나 복잡한 공정최적화 과정없이 하프늄옥사이드의 강유전성을 쉽게 조절하고 향상시킬 수 있는 방법을 찾아낸 것이다.

연구팀은 이온빔을 적용한 결과, 강유전성의 증가 원인이 산소결함 밀도와 연계된 결정구조 변화에서 기인한다는 원리를 밝혀냈다. 또 이온빔을 적용하지 않을 때보다 강유전성을 200% 이상 증가시키는 결과를 얻었다.

김윤석 교수는 "이번 연구를 통해 강유전성을 활용한 고효율 반도체 소자의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"며 "현재의 방법론적 연구 결과를 실제 반도체 산업에 적용하기 위해서는 최적 조건 탐색 등 후속 연구가 지속적으로 필요하다"고 말했다.

과기정통부 개인기초연구사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지인 사이언스에 13일 게재됐다.

Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.

뉴스트리 SNS

  • 뉴스트리 네이버 블로그
  • 뉴스트리 네이버 포스트
  • 뉴스트리 유튜브
  • 뉴스트리 페이스북
  • 뉴스트리 인스타그램
  • 뉴스트리 트위터

핫이슈

+

Video

+

ESG

+

유럽 은행들 석유기업 '돈줄' 역할...1조유로 채권 발행 '들통'

유럽 은행들이 파리기후변화협약 이후 화석연료 기업들에게 채권 시장에서 1조유로(약 1455조9600억원) 이상을 조달하도록 도운 사실이 들통났다. 이 자

그린패키지솔루션 방문한 청년들..."친환경 패키지 체험"

청년들이 친환경 신소재 패키지 기업 '그린패키지솔루션'에서 제로웨이스트와 순환경제, 탄소중립의 미래 등을 체험했다.그린패키지솔루션은 지난 23

1년에 400억장씩 버린다...반려견 배변패드 '환경오염' 온상

국내에서 매일 배출되는 반려견 배변패드의 양은 얼마나 될까? 지난해 농림축산식품부가 조사한 통계에 의하면 국내 반려동물 가구수는 602만가구로,

대한항공, 조종사 임금 3.5% 인상 잠정합의

대한항공이 조종사의 임금 총액을 3.5% 인상하기로 잠정 합의했다.대한항공은 지난 25일 오후 대한항공조종사노조와 2023년 임금협상 관련 잠정 합의에

현대제철 10월 'SMK 2023' 참여...탄소중립 로드맵 '한눈에'

현대제철이 오는 10월 11일~13일 대구 엑스코(EXCO) 동관에서 열리는 '국제철강비철금속산업전(SMK) 2023'에 참여해 탄소중립 로드맵과 이를 기반으로 한 전

전통시장 온라인 판로 열어줬더니...한달만에 매출 30% '껑충''

쿠팡이츠의 전통시장 활성화 사업으로 온라인 판로 마련에 어려움을 겪던 지역 중소상공인들의 매출이 증가하는 사례가 이어지고 있다. 특히 각 지역

TECH

+

LIFE

+

순환경제

+

Start-up

+