전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

초미세 반도체 ‘그래핀 양자점’ 신기술로 차세대 트랜지스터 개발

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

저전력·고효율 ‘단전자 트랜지스터’로 활용 가능
백금·질화붕소 활용한 원소 치환
‘네이처 커뮤니케이션’ 발표

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 그래핀(Graphene)은 탄소 원자가 육각형 벌집모양으로 연결된 원자 한 층의 물질이다. 엄청나게 얇으면서 물리·화학적 안정성이 높고 전기전도도 등이 뛰어난 ‘꿈의 신소재’다. 이 물질을 수 나노미터(㎚, 1㎚는 10억 분의 1m) 크기로 다시 작게 만들면 초미세 반도체 입자 ‘그래핀 양자점’이 된다.

UNIST(울산과학기술원·총장 정무영) 자연과학부 신현석 교수팀은 그래핀 양자점을 기존보다 효과적으로 제작할 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 온라인판에 이날 게재됐다.

이번 연구는 차세대 전자기기에 쓰일 소자인 ‘단전자 트랜지스터’ 발전에 기여할 전망이다. 트랜지스터는 전자 신호를 증폭시키거나 바꾸는(switching)하는 반도체 집적회로의 한 구성요소다. 현재 트랜지스터 하나를 작동하는 데 10만 개의 전자 흐름을 제어하지만, 단전자 트랜지스터는 전자 1개만 제어하므로 소비전력과 발열이 적어 미래 전자기기용으로 연구가 활발하다.

연구진은 ‘육방정계 질화붕소(h-BN) 단일층 내부에 그래핀 양자점을 규칙적으로 배열한 2차원 평면 복합체’를 제조하는 기술을 개발했다. 이 물질로 전자 하나만 제어해 신호를 전달하는 장치인 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 구현하는 데도 성공했다.

육방정계 질화붕소는 질소와 붕소가 육각형 벌집보양으로 결합된 원자 한층의 물질로, ‘백색 그래핀’으로도 불린다. 그래핀과 달리 전류가 흐르지 않는 절연 특성을 지니고 있어 2차원 부도체로의 응용이 가능하다.

연구진에 따르면 그래핀 양자점은 전류를 흘려주거나 빛을 쪼여주면 발광하는 특성이 있어 차세대 디스플레이나 바이오 이미징, 센서 등의 소재로 각광받고 있다. 적은 전기를 쓰면서 빠르게 정보를 처리할 수 있는 차세대 양자정보통신 기술에도 적용될 수 있다.

지금까지 그래핀 양자점은 흑연 덩어리를 물리적인 방법 혹은 화학반응에 의해 얇게 벗겨내는 기술(화학적 박리법)로 만들어왔다. 이 경우 원하는 크기의 그래핀 양자점을 얻기 힘들고, 가장자리에 각종 불순물이 붙어 전자의 흐름을 방해했다. 결국 그래핀 양자점이 본연의 전기적, 광학적 특성을 나타내기 어려워지는 것이다.

(그림) 육방정계 질화붕소 단일층 내부에 그래핀 양자점이 형성된 새로운 2차원 평면 복합제 제조 과정: 1) 블록 공중합체(block copolymer)와 H₂PtCl₆(백금 나노입자 형성을 위한 초기 물질)를 섞어 실리카 기판 위에 바른 후 열처리. 2) 육방정계 질화붕소 단일층을 백금 나노 입자가 배열된 실리카 기판 위로 전사. 3) 백금 나노 입자 위 질화붕소만 선택적으로 그래핀으로 치환해 그래핀 양자점 제조. 4) 질화붕소 내부에 형성된 그래핀 양자점의 2차원 평면 복합 구조체. (백금 제거 후) 2019.01.16. [자료=UNIST]

연구진은 그래핀 양자점의 크기를 원하는 대로 조절하면서 가장자리의 불순물을 없애는 새로운 방법을 고안했다. 백금 나노 입자가 배열된 실리카(SiO₂) 기판 위에 육방정계 질화붕소를 전사해 메탄(CH₄) 기체 속에서 열처리한 것이다.

백금 나노 입자는 블록 공중합체의 자기조립 성질 덕분에 규칙적으로 배열되며, 백금(Pt) 위에 올라간 육방정계 질화붕소는 그래핀과 자리를 뒤바꾼다. 결과적으로 백금 입자의 크기에 따라 그래핀 양자점의 크기가 결정되며, 원자 한 층의 육방정계 질화붕소 내부에 그래핀 양자점이 규칙적으로 배열된 소재가 만들어지는 것이다.

신현석 교수는 “새 기술로 제작한 그래핀 양자점은 쿨롱 차단(Coulomb Blockade) 효과로 전자를 하나씩만 제어할 수 있다”며 “그래핀과 육방정계 질화붕소, 그래핀 양자점을 층층이 쌓은 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 처음 구현한 사례”라고 설명했다.

이번 연구는 서울대 화학과 손병혁·영국 맨체스터대 물리학과 콘스탄틴 노보셀로브 교수팀과 공동으로 진행했다.

 

 

kimys@newspim.com

 

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
현대건설, 압구정3구역 품었다 [서울=뉴스핌] 송현도 기자 = 현대건설이 올해 강남권 최대어로 불리는 '압구정3구역' 재건축 사업을 수주했다. 지난해 압구정2구역에 이어 공사비 5조5000억원이 넘는 3구역까지 품으며 압구정 일대 브랜드 타운 조성에 박차를 가하고 있다. 압구정3구역 투시도 [사진=현대건설] ​25일 정비업계에 따르면 압구정3구역 재건축 조합은 이날 오후 총회에서 현대건설을 시공사로 최종 선정하는 안건을 가결했다. 전체 조합원 3988명 중 2621명(투표율 65.7%)이 참여한 이번 투표에서 현대건설은 찬성 2332표를 얻어 89.0%의 높은 득표율을 기록했다. 반대는 156표(6.0%), 기권 및 무효는 133표(5.0%)로 집계됐다. 해당 사업은 지하철 3호선 압구정역 인근에 위치한 기존 3934가구를 최고 65층, 5175가구 규모로 재탄생시키는 프로젝트다. 전체 공사비는 5조5000억원을 상회한다. ​현대건설은 입주민 전용 무인 셔틀 서비스, 하이엔드 커뮤니티 등을 도입하고, 세계적인 건축 그룹 OMA 및 모포시스와 협력해 한강 변 8개주동에 차별화된 외관을 구현할 방침이다. ​한편 압구정5구역은 오는 30일 시공사 선정 총회를 개최할 예정이며, 현대건설과 DL이앤씨가 수주 경쟁을 벌이고 있다. dosong@newspim.com 2026-05-25 18:31
사진
'히든스테이지' 6월26일 스타트 [서울=뉴스핌] 김용석 선임기자 = 올해로 4회째를 맞는 싱어송라이터 경연대회 '히든 스테이지' 본선 진출 20팀의 경연 영상이 오는 6월 26일부터 뉴스핌TV 유튜브 채널을 통해 공개된다. 히든스테이지 공식 홈페이지. [사진= 히든스테이지 사무국] '히든 스테이지'는 종합 뉴스 통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하며, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. 이번 대회에는 총 300여 팀이 지원해 예심부터 치열한 경합을 벌였다. 지원자 연령대는 10대부터 50대까지 고루 분포했으며, 최고령은 56세, 최연소는 13세 초등학교 6학년생으로 세대를 초월한 참여 열기를 보였다. 예선 심사는 창작력(40%)·대중성(30%)·실연 역량(20%)·지원 성실도(10%) 기준으로 진행됐으며, SNS 기반 인디 아티스트부터 드라마 OST 작사·작곡 경험자, 유재하 음악 경연 수상자, 지상파 오디션 출신까지 실력파 지원자들이 대거 몰렸다. 여성 참가자로는 보리(25)·김나라(27)·박희수(32)·혼즈(32)·변미리(26)·오아(30)·신직선(36)·도이주(20)·마린(28)·채수빈(27)·박지은(23) 등 11명이 이름을 올렸다. 이 중 신직선(36)은 제2회 본선 진출 경험을 가진 재도전자로 눈길을 끈다. 남성 참가자로는 정상호(정점·28)·최혁준(심각한 개구리·33)·윤준(27)·윤태경(34)·정다운(25)이 개인 자격으로 본선에 올랐다. 팀 부문에서는 남성 팀 구구(26)와 블낫블(23)이 본선에 진출했다. 혼성 팀으로는 김은찬 밴드(23)와 Che!vee(28)가 나란히 이름을 올렸다. Che!vee는 제3회 본선 출신으로 이번에 다시 본선 무대에 오르며 재도전자 계보를 이었다. 지난해 열린 제3회 히든스테이지 톱10 결선 진출자 유튜브 동영상. [사진= 히든스테이지 사무국] 본선 진출 20팀은 29일부터 6월 4일까지 MR 및 인터뷰 자료를 제출하면 된다. 이어 6월 9일부터 12일까지 여의도 뉴스핌 본사에서 유튜브 라이브 클립 녹화가 진행된다. 본선 경연 영상은 6월 26일 유튜브 채널 '뉴스핌 TV'를 통해 첫 공개된다. 이후 매주 금요일 2팀씩 10주간 8월 28일까지 순차 공개된다. 9월 10일부터 14일에는 심사위원단 2차 본선 심사가 진행된다. 9월 25일 결승 진출 톱 10이 발표된다. 시상 규모는 총 1200만 원으로, 문화체육관광부 장관상인 대상(500만 원)을 비롯해 한국콘텐츠진흥원장상 최우수상(300만 원)·우수상(200만 원)·루키상(200만 원) 등이 수여된다. 6월26일부터 싱어송라이터 경연 대회 '히든 스테이지' 유튜브 경연이 시작된다. [사진 = 뉴스핌 DB] fineview@newspim.com 2026-05-26 12:14
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동