고해상도 카메라, 빛으로 계산하는 신개념 컴퓨터 등 적용 기대
[보안뉴스 박미영 기자] 박홍규 교수 연구팀(고려대)이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선 트랜지스터를 최초로 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 밝혔다.
나노선은 단면의 지름이 수나노미터에서 수백나노미터이고 길이는 수십마이크로미터인 1차원 형태의 나노 구조체로, 레이저나 트랜지스터·메모리·화학감지용 센서 등 다양한 분야에 쓰인다. 또한 트랜지스터는 전자회로의 구성 요소이며 전류나 전압 흐름을 조절해 전기 신호의 증폭, 스위치 역할을 하는 반도체 소자다.
박홍규 교수 연구팀의 연구 내용은 세계적인 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 8월 8일자에 게재됐다.
트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나로서, 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다. 기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행 중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이다.
연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘[내부에 수나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터)의 수많은 작은 구멍을 가지고 있는 실리콘]을 부분적으로 삽입해, 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발했다. 이로서 기존의 복잡한 반도체 설계 및 제작 공정을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다.
다공성 실리콘은 내부에 수많은 작은 구멍이 있어 전기가 거의 흐르지 않는다. 연구팀은 이러한 나쁜 전기적 특성을 역으로 이용해, 빛을 쪼여주면 흐르지 않던 전류가 엄청나게 증폭한다는 점을 최초로 발견했다.
연구팀은 또한 하나의 실리콘 나노선 안에 두 개의 다공성 실리콘을 갖는 트랜지스터를 제작해 새로운 논리 회로(1 또는 0의 두 값 신호로 주어진 입력에 대응한 두 값 신호의 출력을 얻는 회로를 말하며, 컴퓨터의 연산장치·제어장치 등의 기본이 되는 회로)를 구현했다. 게다가 다공성 실리콘을 여러 개 포함하는 얇은 나노선 트랜지스터를 제작해, 1마이크로미터 미만의 높은 분해능으로 매우 약한 빛을 검출할 수 있는 고성능 광검출기(광신호를 검출해 전기 신호로 바꿔주는 역할을 하는 소자)를 구현했다.
박홍규 교수는 “이 연구는 다공성 실리콘을 원하는 곳에 배치시키고 빛을 필요한 위치에 쪼여주기만 하면 나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작할 수 있음을 보여준 것이다. 이로서 매우 민감한 고해상도 카메라, 빛으로 빠르게 계산이 가능한 신개념의 컴퓨터 개발 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 밝혔다.
이 연구는 과기정통부 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
[박미영 기자(mypark@boannews.com)]
[보안뉴스 박미영 기자] 박홍규 교수 연구팀(고려대)이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선 트랜지스터를 최초로 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 밝혔다.
나노선은 단면의 지름이 수나노미터에서 수백나노미터이고 길이는 수십마이크로미터인 1차원 형태의 나노 구조체로, 레이저나 트랜지스터·메모리·화학감지용 센서 등 다양한 분야에 쓰인다. 또한 트랜지스터는 전자회로의 구성 요소이며 전류나 전압 흐름을 조절해 전기 신호의 증폭, 스위치 역할을 하는 반도체 소자다.
박홍규 교수 연구팀의 연구 내용은 세계적인 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 8월 8일자에 게재됐다.
트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나로서, 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다. 기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행 중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이다.
연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘[내부에 수나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터)의 수많은 작은 구멍을 가지고 있는 실리콘]을 부분적으로 삽입해, 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발했다. 이로서 기존의 복잡한 반도체 설계 및 제작 공정을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다.
다공성 실리콘은 내부에 수많은 작은 구멍이 있어 전기가 거의 흐르지 않는다. 연구팀은 이러한 나쁜 전기적 특성을 역으로 이용해, 빛을 쪼여주면 흐르지 않던 전류가 엄청나게 증폭한다는 점을 최초로 발견했다.
연구팀은 또한 하나의 실리콘 나노선 안에 두 개의 다공성 실리콘을 갖는 트랜지스터를 제작해 새로운 논리 회로(1 또는 0의 두 값 신호로 주어진 입력에 대응한 두 값 신호의 출력을 얻는 회로를 말하며, 컴퓨터의 연산장치·제어장치 등의 기본이 되는 회로)를 구현했다. 게다가 다공성 실리콘을 여러 개 포함하는 얇은 나노선 트랜지스터를 제작해, 1마이크로미터 미만의 높은 분해능으로 매우 약한 빛을 검출할 수 있는 고성능 광검출기(광신호를 검출해 전기 신호로 바꿔주는 역할을 하는 소자)를 구현했다.
박홍규 교수는 “이 연구는 다공성 실리콘을 원하는 곳에 배치시키고 빛을 필요한 위치에 쪼여주기만 하면 나노선 하나만으로 모든 전자 기기들을 간단히 제작할 수 있음을 보여준 것이다. 이로서 매우 민감한 고해상도 카메라, 빛으로 빠르게 계산이 가능한 신개념의 컴퓨터 개발 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 밝혔다.
이 연구는 과기정통부 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
[박미영 기자(mypark@boannews.com)]
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[2025-04-07] 
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