(The world's first semiconductor-free microscale device has been created, showing an increase in conductivity of 1,000 percent(Credit: UC San Diego))
(The metasurface created by the UC San Diego team is created from an array of gold mushroom-shaped nanostructures mounted on a matrix of gold strips and built on top of a silicon wafer with a layer of silicon dioxide separating the two levels(Credit: UC San Diego))
UC 샌디에고의 연구자들이 기존의 트랜지스터 대신 독특하게 생긴 미세 전자 회로를 만들어서 반도체가 없는 (semiconductor-free) 미세 회로를 만들었다고 저널 네이처 커뮤니케이션스에 발표했습니다. 이 새로운 기기의 핵심은 마치 버섯 모양으로 생긴 미세한 구조물로 실리콘 위에 금으로 만든 3차원적인 구조물입니다.
기존이 반도체는 현재 전자 기기의 근간을 이루는 물질이기는 하지만, 단점이 없는 것도 아닙니다. 반도체에 전류가 흐르게 하기 위해서는 일정 수준 이상의 에너지가 필요한데 이를 밴드 갭 (band gap)이라고 부릅니다. 밴드 갭은 반도체가 되기 위해서 필요한 부분이지만, 이 과정에서 에너지가 더 필요하다는 의미와 함께 전기가 자유롭게 흐르는데 방해가 된다는 것을 의미합니다.
연구팀은 다른 소재로 된 반도체 대신 실리콘 위에 올려놓은 금으로 된 메타 물질 (metametarial, 자연계에 존재하지 않는 독특한 전기적 특성을 가진 물질) 을 만들었습니다. 전기적 성질을 컨트롤 하는 방식은 바로 레이저 입니다. 저출력 미세 레이저를 통해서 가열하면 전기를 쉽게 통과시키는 성질이 생겨 기존의 반도체 방식이 아니라도 전기의 흐름을 통제할 수 있는 것이 특징입니다. 연구팀에 의하면 반도체를 사용하지 않기 때문에 전도성이 1000%나 증가했다고 하네요.
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하지만 이 기술의 목적은 기존의 반도체를 대체하는 것이 아닙니다. 우리가 현재 사용하는 반도체는 그대로 사용될 것입니다. 레이저로 컨트롤 되는 미세회로가 현재의 나노 스케일 반도체 기술에도 적용되기는 어렵기 때문이죠. 더구나 가격도 기존의 기술이 훨씬 저렴합니다. 이 새로운 기술은 초고주파수 회로나 고출력 기기들을 위해서 사용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 물론 상용화 가능성은 앞으로 더 연구해야할 과제입니다. 아무튼 독특한 기술임에는 틀림없어 보입니다.
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