▲ 이영희 IBS 나노구조물리연구단장

[미디어펜=류용환 기자] 실리콘에 이은 차세대 전자소재로 ‘흑린(Black Phosphorus)’에 대한 관심이 모아지고 있는 가운데 국내 연구진이 흑린을 이용한 새로운 2차원 반도체 소재를 발굴했다.

성균관대학교는 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단연구팀과 공동 연구를 통해 흑린을 활용한 2차원 반도체 소재를 발굴하는데 성공했다고 31일 밝혔다.

또한 흑린이 2차원 반도체 소재 중 전자이동도가 가장 큰 물질이라는 점을 밝혀냈다.

흑린은 ‘인(P)' 원소로 구성된 2차원 물질로 검은색을 띄며 2차원 층 구조로 두께는 원자 한 개층 수준이다.

실리콘 대체할 전자소재로 흑린에 대한 연구가 진행되어 왔지만 공기와 반응 속도가 빠르고 성질이 불안정해 반도체 성질을 갖도록 제어하기 어려운 부분이 있었다.

성균관대·IBS 연구진은 알루미늄을 접합금속으로 사용해 흑린의 두께를 조절하고 물성을 제어하는데 성공, 흑린으로 고성능 N형(전자 제어) 반도체를 구현했다.

흑린의 박막 두께가 두꺼워지면 N형 뿐만 아니라 정공 제어(P형)도 가능한 ‘N-P 접합형 반도체’를 구현할 수 있다는 사실을 증명한 연구진은 흑린 반도체가 기존 실리콘 반도체에 비해 전자이동도가 빠르다는 점도 확인했다.

이영희 IBS 나노구조물리연구단 단장은 “실리콘처럼 아주 흔한 물질인 흑린을 새로운 2차원 나노물질 박막소재로 쓸 수 있음을 보여줬다. 앞으로 대면적 합성 기술 개발이 실용화의 관건이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 7월30일자 온라인판에 게재됐다.