(L-R: University of Melbourne Professor David Jamieson and University of Manchester Dr Maddison Coke inspect the focused ion beam system used to purify silicon at the University of Manchester.. Credit: University of Melbourne)
실리콘은 현대 반도체 산업의 기반을 이루고 있습니다. 때문에 실리콘은 종종 반도체와 같은 의미로 사용되기도 합니다. 실리콘 밸리나 애플 실리콘이 대표적인 사례입니다.
반도체에 사용되는 실리콘은 매우 높은 순도의 제품이 필요합니다. 하지만 이렇게 정제된 순수한 실리콘이라도 최근 새롭게 주목받고 있는 양자 컴퓨터를 위해서는 한 가지 부족한 점이 있습니다. 천연적인 실리콘에는 대부분을 차지하는 실리콘 28 외에도 동위원소인 실리콘 29가 4.5% 포함되어 있다는 것입니다.
이 부분은 기존의 반도체 산업에서는 특별한 문제가 되지 않으나 양자 컴퓨터에서는 작은 떠돌이 자석처럼 작용해 양자 결맞음 quantum coherence을 방해해 오류를 일으키는 문제가 있습니다. 호주 멜버른 대학과 영국 맨체스터 대학 (University of Melbourne and the University of Manchester)의 연구팀 (사진)은 반도체 산업에서 현재 사용되는 장비 중 하나인 이온 주입기 (Ion Implanter)를 이용해 거의 순수한 실리콘 28 웨이퍼를 제조했습니다.
본래 이온 주입기는 실리콘 위에 N형 혹은 P형 도전성을 주기 위해 다른 불순물 입자를 넣기 위한 방편으로 사용되었으나 연구팀은 반대로 순수한 실리콘 28만 있는 실리콘을 만들었습니다. 이 방법으로 연구팀은 실리콘 29의 함량을 4.5%에서 0.0002%까지 줄여 양자 컴퓨팅에 더 적합한 형태로 만들었습니다.
연구팀은 이미 반도체 산업에서 널리 쓰이는 장비를 이용했기 때문에 이 기술의 상용화가 어렵지 않을 것으로 보고 있습니다. 순수한 실리콘을 이용해 양자 컴퓨터의 성능을 더 높일 수 있을지 결과가 주목됩니다.
참고
https://newatlas.com/computers/super-pure-silicon-quantum/
Acharya, R., Coke, M., Adshead, M. et al. Highly 28Si enriched silicon by localised focused ion beam implantation. Commun Mater 5, 57 (2024). https://doi.org/10.1038/s43246-024-00498-0
댓글
댓글 쓰기