영하 120도(℃)에서 영상 150도까지 온도가 급변하는 우주에서도 안정적으로 사용할 수 있는 ‘접는 반도체’가 포스텍 연구진에 의해 개발됐다.
포스텍 이문호(54ㆍ화학과/포항가속기연구소), 김오현(53ㆍ전자전기공학과)교수와 함석규(32ㆍ화학과) 박사팀은 ‘우주복 섬유’로도 알려진 폴리이미드(polyimide) 고분자를 활용해 고성능 비휘발성 메모리 반도체 소자를 제조하는데 성공했다.
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13일 신소재 분야의 대표 전문 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’ 최신호를 통해 발표되는 이 반도체 제조 기술은, 영하 269℃~영상 400℃의 온도 영역에서도 안정적으로 사용가능한 폴리이미드 고분자를 활성층(active layer)으로 이용함으로써 우주공간에서도 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
특히 폴리이미드 고분자는 기계적 강도도 우수하기 때문에 활성층 뿐만 아니라 기판으로도 활용 가능해 반도체 제작 단가를 크게 낮출 수 있으며 기존에 활용된 다른 유기물질에 비해 합성 시간이 짧아 제조시간도 단축할 수 있다.
또, 간단한 스핀코팅 공정*으로 원하는 두께의 활성층을 얻을 수 있어서 대량생산에도 쉽게 적용할 수 있다.
폴리이미드를 이용한 반도체는 어떤 온도에서나 성능이 안정적일 뿐만 아니라 2V 이하의 아주 적은 전력으로도 구동이 가능하므로 한 번 충전으로 한 달 사용이 가능한 노트북 컴퓨터 개발에도 활용할 수 있다.
또, 폴리이미드의 특성상 매우 가볍고 쉽게 구부릴 수 있으며 고집적화가 가능해 접는 전자신문이나 전자책, 전자 종이, 접는 컴퓨터, 옷에 입는 컴퓨터 등에도 활용할 수 있다.
특히 이 소재가 우주에서도 사용이 가능하다는 점을 감안하면, 기존에는 없었던 새로운 패러다임의 미래형 디지털 제품 개발이 가능할 것으로 기대된다.
포스텍 이문호 교수(포항가속기 연구소장)는 “기존의 실리콘이나 금속 산화물을 이용하는 비휘발성 메모리 기술에 비해 이 기술은 제조공정이 단순하고 제조시간을 크게 단축할 수 있어서 제조 원가를 10분의 1로 줄일 수 있다는 것이 가장 큰 장점”이라며 “차세대 고성능 비휘발성 메모리 반도체를 낮은 단가로 제조할 수 있는 이 기술은 상용화 시기도 크게 앞당길 수 있을 것으로 전망한다”고 밝혔다. <포항인터넷뉴스>
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