2차원 소재 기반의 이중 플로팅 게이트 소자 구현…고밀도 데이터 정밀 제어 가능해 UNIST 신소재공학과 및 반도체 소재·부품 대학원 서준기 교수팀이 2차원 물질 기반의 뇌 기능을 정밀하게 모방할 수 있는 이중 플로팅 게이트(Double-floating-gate) 반도체 소자를 개발했다. 일반적으로 사용하는 컴퓨팅 시스템은 데이터의 ‘연산’과 ‘저장’이 독립적인 영역으로 구분돼 있어 동작 과정이 순차적으로 진행된다. 이러한 컴퓨팅 시스템은 데이터가 복잡해지고 회로당 소자의 수가 늘어남에 따라 높은 전력 소모와 느린 연산 속도를 유발한다. 반면, 인간의 뇌는 약 1000억 개의 뉴런 및 뉴런과 뉴런 사이에 존재하는 약 1000조 개의 시냅스가 병렬적으로 연결돼 있다. 뇌는 시냅스의 연결 강도에 의해 데이터의 ‘연산’과 ‘저장’ 기능이 통합돼 있어 약 20W 이하의 적은 전력으로도 고밀도의 복잡한 데이터를 처리할 수 있다. 최근 인공지능을 활용한 방대하고 복잡한 이미지를 처리하고 자연어 학습과 같은 기술이 급속하게 발전함에 따라 인간의 뇌를 모방한 시냅스 소자와 뉴로모픽 컴퓨팅(neuromorphic computing) 시스템의 필요성이 요구되고 있다. 인공 시
광전소재연구단 황도경 박사 공동연구팀 성과 국내 연구진이 2차원 반도체 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 초박막 전극 신소재 개발에 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 광전소재연구단 황도경 박사, 군산대 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자 소자를 구현하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화될수록 공정비용과 전력 소모가 증가하는 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 초박막 2차원 반도체에 기반한 전자 소자 및 논리 소자 개발 연구가 최근 활발하게 진행되고 있지만 2차원 반도체의 전기적 특성을 제어하기가 어려워 다양한 논리 회로를 구현하는 데 한계가 있다. 연구팀은 새로운 초박막 전극 소재인 셀렌늄화주석(Cl-SnSe2)을 이용해 반도체 계면과의 결함을 최소화하고 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어해냈다. 연구팀은 새롭게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데도 성공했다. 황 박사는 "기술적 한계로 실용화가 어려웠던 AI
헬로티 이동재 기자 | 손상된 기능을 스스로 치유하는 초박막 반도체 소자가 소개됐다. 자가치유 특성을 통해 반도체 소자의 성능을 획기적으로 늘릴 단초가 될 것으로 기대된다. 한국연구재단은 차승남 교수(성균관대학교) 연구팀(박상연 박사, 제 1저자)이 장승훈 박사(한국화학연구원)와 홍승현 교수(국민대학교)와의 공동연구로 기존 금속전극 대신 2차원 황화구리 (CuS) 전극을 새로이 제안, 자가치유 특성을 갖는 2차원 이황화 몰리브덴(MoS2) 기반 전자소자를 제작해 소자의 성능을 크게 개선하는데 성공했다고 밝혔다. 2차원 반도체 소재는 유연성과 투명성 등으로 인해 차세대 반도체 소재로서 주목받고 있으나, 원자층 수준의 얇은 두께로 인해 반도체 소자 제작 공정에서 손상되기 쉽다. 특히 전극과 2차원 반도체 계면의 결함과 변칙성으로 인해 전자의 효과적인 이동이 어려워져 소자 특성이 크게 저하될 수 있다. 이에 연구팀은 2차원 반도체 소재 결함의 자가치유 성능을 지니는 전극-반도체 소재 시스템을 제안했다. 2차원 이황화 몰리브덴의 결함은 대부분 황 원자의 결핍에 의해 발생된다. 황화구리 전극은 소재 내에 존재하는 잉여 황 원자를 2차원 이황화 몰리브덴의 황 원자 결핍
[헬로티] 나노주름에서 발광소자 제작에 유리한 특성 입증...차세대 디스플레이 개발 앞당기나 ▲현미경의 작동형태와 시각화된 인장 변형률 및 엑시톤 분포도. (출처 : UNIST) UNIST 물리학과의 박경덕 교수팀이 2차원 반도체 ‘나노주름’의 물리적 특성을 제어하면서 이를 수 나노미터 수준의 정밀도로 관찰하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구진은 독자 개발한 ‘능동형 탐침 증강 광발광 나노현미경’ 기술을 사용했다. 연구진은 해당 기술을 통해 2차원 반도체의 결함으로 여겨지던 나노주름이 발광소자 제작에 유리한 특성을 지닌다는 점도 실험적으로 입증했다. 종이처럼 얇고 굽혀지는 디스플레이 같은 차세대 전자 소자 개발도 앞당겨질 수 있다는 전망이다. 2차원 반도체 물질은 두께가 원자 수준으로 얇아 제조과정에서 수십 나노미터 수준의 주름이 불가피하게 생기는데, 이 주름은 반도체 물질의 기계적·전기적·광학적 균일성을 해치는 요소로 꼽힌다. 주름의 크기가 작아 기존 분광 기술로는 정확한 특성 분석이 불가능하고, 특성을 부분적으로 정밀하게 제어할 수 있는 기술이 없어 2차원 반도체의 상용화가 더디다. 연구진이
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