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다이아몬드로 만든 반도체가 개발됐다. 스웨덴의 얀 이스버그와 영국의 다니엘 트위첸 박사 공동연구팀은 다이아몬드에 극초단파를 쪼여 막 상태의 다이아몬드 결정을 만드는데 성공해, 이 결과를 ‘사이언스’ 9월 6일자에 발표했다.

기존의 실리콘 반도체는 1백50℃까지 견딜 수 있는 반면, 다이아몬드는 4백℃가 넘는 온도에서 아무런 문제가 없기 때문에 차세대 반도체 재료로 주목받고 있었다. 연구팀이 이번에 이용한 방법은 ‘극초단파 플라스마 화학 증기 침전법’(CVD). CVD는 다이아몬드의 결정을 이루는 탄소가 풍부하게 들어있는 메탄가스에 극초단파를 쏴 기판 위에 막 상태의 다이아몬드 결정을 성장시키는 방법이다.

연구팀은 우선 가로·세로 4mm의 합성 다이아몬드를 결정 성장 기판으로 이용했다. 순수한 다이아몬드는 탄소 결정 구조가 완벽하기 때문에 전자나 정공이 지나다닐 틈이 없다. 이스버그 박사팀은 불순물인 보론을 첨가해 정공이 지나갈 수 있는 틈을 만들어줬다. 그 결과 만들어진 다이아몬드 필름은 기존의 실리콘이나 갈륨 반도체에 비해 속도가 두배나 빨랐다.

물론 이번의 다이아몬드 반도체가 기존의 실리콘 반도체를 당장 대체하지는 못할 전망이다. 실리콘 반도체보다 생산단가가 높기 때문이다.

하지만 높은 온도에서 견딜 수 있는 뛰어난 특성 때문에 우주선에 이용되는 반도체 칩으로는 각광받고 있다. 또한 실리콘 반도체보다 1백배나 높은 전력을 보낼 수 있기 때문에 고출력 레이더에도 이용될전망이다.
 

다이아몬드 결정을 성장시키는 방법으로 기존의 반도체보다 성능이 우수한 다이아몬드 반도체가 개발됐다.
 

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2002년 10월 과학동아 정보

  • 동아사이언스 편집부

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