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휘는 디스플레이 같은 최첨단 전자제품의 상용화가 한 걸음 가까워졌다. 국내 연구진이 차세대 반도체 나노소자를 만드는 데 꼭 필요한 ‘반도체 나노결정 도핑 기술’을 개발했기 때문이다. 이 기술은 10년간 나노기술 분야에서 풀리지 않는 숙제였다.

서울대 화학생물공학부 현택환 교수팀은 반도체 나노결정의 핵이 만들어지는 과정에서 불순물을 주입해 전기적, 광학적, 자기적인 성질을 조절하는 도핑 기술을 개발했다.

도핑 기술은 반도체 산업에서 가장 핵심적인 기반공정으로 꼽힌다. 특히 휘는 디스플레이 같은 차세대 전자제품을 만들려면 나노미터(nm, 1nm=10-9m) 단위에서 도핑이 일어나야 한다. 그러나 지금까지는 나노결정이 자라는 동안 불순물을 주입하면 결정이 매우 작은 탓에 불순물이 바깥쪽에 쌓여 도핑 효율이 1% 정도에 그쳤다.

현 교수팀은 나노결정(카드뮴 셀레나이드, CdSe)의 핵입자가 자라는 동안 불순물(망간 이온, Mn2+)을 끼워 넣어 핵 형성 과정을 화학적으로 제어하면 효율적으로 도핑할 수 있다는 사실을 알아냈다. 현 교수팀의 실험 결과 도핑 효율이 10%로 높아졌다.

망간 이온으로 도핑된 카드뮴 셀레나이드 핵입자는 서로 달라붙으면서 두께가 나노미터 단위인 나노리본을 만들었다. 나노리본은 차세대 반도체 나노소자를 개발하는 데 이용될 것으로 기대되는 재료다.

현 교수는“전기적, 광학적으로 나노미터 단위의 반도체를 제어할 수 있는 이 기술을 활용하면 자성과 전자를 이용해 데이터를 저장하는 차세대 반도체(자성반도체)를 만드는 데 쓸 수 있을 것”이라고 말했다. 이 연구 결과는 지난 11월 16일‘네이처 머티리얼즈’ 인터넷판에 실렸다.