반도체 혁신…'탄소나노튜브 트랜지스터' 나오나

미국 위스콘신대, 전력 실리콘의 1.9배 구현 성공

실리콘보다 성능이 뛰어난 탄소나노튜브로 만든 트랜지스터가 세계 최초로 개발됐다.

IT 전문매체 엔가젯은 미국 위스콘신대학 매디슨캠퍼스 연구진이 세계 최초로 실리콘 트랜지스터의 성능을 뛰어넘는 탄소나노튜브 트랜지스터를 개발했다고 5일(현지시각) 보도했다.

현재 반도체의 주 재료는 실리콘이다. 그 동안 많은 과학자들은 현재 반도체 수준을 한 단계 진일보 시키기 위해 실리콘을 대체할 물질을 연구해왔었다. 그 물질 중 하나로 거론되었던 신소재가 바로 탄소나노튜브다.

사진=위스콘신대학 매디슨캠퍼스

탄소나노튜브는 1991년에 처음 개발됐다. 이 때 개발된 탄소나노튜브는 1원자 두께의 아주 작은육각형 탄소튜브로, 두께는 인간의 머리카락보다 5 만 배 더 작지만 강도는 철보다 100배 강하며 무게는 1/6 수준이다. 실리콘 대신 탄소나노튜브를 사용하면 칩의 크기를 획기적으로 줄이면서 용량은 더 키울 것으로내다보고 과학자들은 그 동안 연구를 진행해왔다.

하지만 걸림돌은 탄소나노튜브의 크기였다. 실리콘 트랜지스터와 같이 작동하기 위해서는 웨이퍼 상에 수백 만개가 탄소나노튜브가 조립되어야 했다.

해당 연구진들은 탄소나노튜브 트랜지스터 개발을 위해 웨이퍼 상에 중합체(polymers)를 이용해 정확한 순서와 간격으로 나노튜브를 조립했고 나노튜브들과 트랜지스터 전극 사이의 전열층을 제거하기 위해 진공 상태에서 조립했다. 이를 통해 현재 쓰이는 실리콘 트랜지스터보다 1.9배 전력이 높은 트랜지스터를 개발했다.

“실리콘 트랜지스터보다 더 나은 탄소나노튜브 트랜지스터를 만드는 일은 큰 이정표였다.”며 "이 성과는 지난 20 년 동안 나노 기술의 꿈이었다."고 마이클 아놀드 연구원은 말했다.

향후 상용화까지는 많은 과정이 남아있지만 이 작업이 성공적으로 수행되면 이 기술이 모든 IT제품에 큰 영향을 가져다 줄 수 있다고 엔가젯은 평했다. 더 향상된 배터리 수명, 빨라진 무선 데이터, 고속처리 전력까지 탄소나노튜브가 컴퓨팅의 미래를 바꿀 수도 있을 것으로 전망했다.