온도 변화로 반도체-도체 전환 가능한 신소재 개발

기초과학연구원 나노구조물리연구단, MoTe² 개발

이영희 단장(왼쪽)과 양희준 교수

국내 연구진이 온도만 변화시켜도 반도체와 도체를 넘나드는 소재를 처음 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단(단장 이영희)은 5일 성균관대(연구자 양희준 에너지과학과 교수)·한국과학기술원(카이스트) 연구팀과 공동연구를 통해 섭씨 15도 정도의 상온에서는 반도체 상태였다가 500도 이상의 열을 가한 뒤 다시 상온으로 온도를 낮추면 도체 상태로 바뀌는 성질을 가진 신소재 ‘다이텔레늄몰리브데늄’(MoTe²)을 개발했다고 밝혔다.

그래핀처럼 2차원이면서 층상구조인 이 물질은 두께가 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 0.8나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m)로 매우 얇고 투명하다. 연구팀은 “특히 이 물질을 사용하면 반도체와 도체(금속)를 접합해야 하는 지금의 반도체와 달리 단일물질만으로 반도체 소자를 만들 수 있어 제작 공정 단축에 따른 비용과 시간의 절감 효과가 클 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 전기적·광학적 성질이 뛰어나 투명 디스플레이나 몸에 착용할 수 있는 차세대 전자기기 소재 등 다양한 분야에 쓰일 수 있다.

다만 이번에 개발된 신소재를 상용화하기 위해서는 실리콘 반도체 웨이퍼처럼 넓게 제작하거나, 표면에 얇은 막을 입히는 등 표면가공 기술에 대한 후속 연구가 필요하다고 연구팀은 덧붙였다. 연구논문은 물리학 분야의 유명저널인 <네이처 피직스> 4일(현지시각)치에 게재됐다.

이근영 선임기자 [e-mail]