삼성, 그래핀 소재 차세대 반도체 개발

삼성전자 종합기술원이 그래핀 소재를 활용한 새로운 트랜지스터 구조를 개발했다. 집적회로(IC)의 기본 재료인 실리콘 대체소재로 주목받아온 그래핀의 기술적인 한계를 극복할 수 있다는 점에서 그래핀 칩의 상용화를 앞당기게 된 것으로 평가된다.

삼성전자 종합기술원은 지난 17일 ‘사이언스’ 온라인판에 이 같은 내용을 담은 '게재했다고 18일 발표했다.

반도체 현물시장에서 반도체 판매가격 기준으로 사용되는 2Gb 반도체는 실리콘 소재의 트랜지스터가 20억개나 집적돼 있다. 반도체의 성능을 높이기 위해서는 트랜지스터의 크기를 줄여 정보를 전달하는 전자의 이동거리를 좁히거나, 전자 이동도가 높은 소재를 사용해야한다.

삼성 종기원은 “그래핀이 높은 전자 이동도를 갖고 있어 실리콘 대체물질로 각광받아왔으나 금속특성을 갖고 있어, 전류를 차단할 수 없는 점이 문제로 지적돼왔다”고 밝혔다.

트랜지스터는 전류의 흐르게 하거나 차단하는 방법으로 디지털 신호인 ‘0’과 ‘1’을 나타낸다. 그래핀을실리콘 대신 사용하기 위해서는 전류가 흐르지 않도록 하는 ‘반도체화’ 과정을 거쳐야만 한다.

삼성 종기원은 “새로운 동작원리를 적용해 그래핀 자체를 변화시키지 않으면서 전류를 차단할수 있는 소자를 개발했다”고 말했다.

그래핀과 실리콘을 접합해 ‘쇼트키 장벽(Shortkey Barrier)’을 만들고이 장벽의 높이를 조절해 전류를 흐르게 하거나 차단할 수 있다는 설명이다.

삼성전자는 장벽(Barrier)을 직접 조절한다는 의미로 차세대 소자의 이름을 ‘배리스터(Barristor)'로 명명했다. 또한 디지털 신호인 '0' 또는 '1' 을 상호 변환하는 가장 기본적인 회로인 인버터 등을 제작하여 기본 연산(덧셈)을 구현했다.

삼성전자는 그래핀 소자연구의 최대 난제를 해결하면서 앞으로 연구에 새로운 방향을 하는 동시에 관련분야를 선도할 수 있는 기반을 구축한 것으로 전망했다. 삼성전자는 현재 그래핀 트랜지스터의 동작방식과 구조와 관련한 핵심 특허 9건을 확보하고 있다.