전자 '고속도로' 구리에서도 만들어진다…'구리에선 불가능' 뒤집어 작성일 05-28 37 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="5fWqJhcnLV"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="dcf9e16233c0e937d70b941f9f2baf4bf9eebd87b3544cc8047afb6a9438e3ac" dmcf-pid="14YBilkLJ2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 이길호 포스텍 물리학과 교수, 조용진 박사과정생, 정세영 부산대 첨단융합학부 명예교수, 김성곤 미국 미시시피주립대 물리천문학과 교수. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/28/dongascience/20260528131554836idmx.png" data-org-width="657" dmcf-mid="ZXkYbgQ9if" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/28/dongascience/20260528131554836idmx.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 이길호 포스텍 물리학과 교수, 조용진 박사과정생, 정세영 부산대 첨단융합학부 명예교수, 김성곤 미국 미시시피주립대 물리천문학과 교수. 포스텍 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="9547d1535239c462eaa0ebf05751da4302e964fb8e5759430e95200d56ecc7f5" dmcf-pid="t8GbnSEoe9" dmcf-ptype="general">전자들의 교통 체증을 막는 ‘탄도 전도’ 현상이 구리 배선에서 관측됐다. 구리에선 불가능할 것이라 여겼던 현상이다. 구리는 반도체에 널리 쓰이는 소재라는 점에서 반도체 발열 및 전력 손실을 줄일 수 있는 돌파구가 마련될 것으로 기대된다. </p> <p contents-hash="2e02882863523928136f713415b315d89cc0cbd97b07b7812c4684cd8913e759" dmcf-pid="F6HKLvDgiK" dmcf-ptype="general">포스텍은 이길호 물리학과·융합대학원 교수팀이 정세영 부산대 첨단융합학부 명예교수팀, 김성곤 미국 미시시피주립대 물리천문학과 교수팀과 함께 실제 반도체 배선과 비슷한 크기의 구리 박막에서 탄도 전도 현상을 확인하고 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 발표했다고 28일 밝혔다. </p> <p contents-hash="1d8fa9afe934fd2f855bd0c130d1bdacf1e358087e4b7dd903b6c4c470797687" dmcf-pid="3PX9oTwaRb" dmcf-ptype="general">탄도 전도는 전자가 다른 곳에 거의 부딪히지 않고 직선에 가깝게 쭉 달려가는 현상이다. 전자가 직선으로 이동하면 에너지 손실과 발열이 줄고 신호 전달 속도가 빨라진다. 반도체 속 전자들에게 교통 체증을 피할 수 있는 고속도로가 마련되는 셈이다. </p> <p contents-hash="c58896ab64d31aaf5b53ed2ddc00995e81f7980d94fd9a22aae88cc0c1e6fc0b" dmcf-pid="03DH9NMVnB" dmcf-ptype="general">탄도 전도는 그래핀이나 탄소나노튜브 같은 특수한 소재에서만 주로 관측됐다. 반도체 배선에 가장 널리 쓰이는 구리는 전자가 쉽게 산란되는 금속이기 때문에 탄도 전도가 불가능한 물질로 여겨져 왔다.</p> <p contents-hash="0cbca23e365fb0a7686b085f566ae162d949f43af676fbed7cb55c12001115a5" dmcf-pid="p0wX2jRfdq" dmcf-ptype="general">연구팀은 원자 단위로 물질을 쌓아 올리는 박막 제조 기술인 ‘원자 스퍼터링 에피탁시’(ASE)를 이용해 ‘단결정 구리 박막’을 만들었다. 일반 금속 박막은 작은 결정 알갱이들이 불규칙하게 이어 붙은 구조이기 때문에 전자가 이동 중 이어 붙은 경계에 지속적으로 부딪힌다.</p> <p contents-hash="6660fad802cdcfb098fc114db6957533615720a0acbeadb276f70ac06a5d6e01" dmcf-pid="UprZVAe4nz" dmcf-ptype="general">연구팀은 ASE를 이용해 경계를 없앤 박막을 만들고 표면 거칠기를 0.2nm(나노미터, 1nm는 10억분의 1m) 수준으로 매끄럽게 다듬었다. </p> <p contents-hash="bfbeb8177eb5886a9ff0910f5138151286df21665a4b7565d804cd62bad46e60" dmcf-pid="uUm5fcd8M7" dmcf-ptype="general">연구팀은 단결정 구리 박막으로 두께 90nm, 선폭 150nm의 구리 배선을 십자 형태로 제작한 다음 전자 이동 특성을 측정했다. 그 결과 영하 188℃ 이하 저온 환경에서 전자가 충돌 없이 이동할 때만 나타나는 '음의 굽힘저항(negative bend resistance)' 신호가 관측됐다. 구리 배선에서 탄도 전도가 일어났다는 강력한 증거다. </p> <p contents-hash="2402ea645983cc0f93276c42c021348160a03d15064047a56e5823c0a514f615" dmcf-pid="7us14kJ6eu" dmcf-ptype="general">실험실에서 볼 수 있는 특수한 소재가 아니라 실제 공장에서 쓰이는 반도체 배선과 같은 조건에서 탄도 전도가 구현된 것이다. 구현된 현상은 이론적으로 신호 지연 감소, 발열 감소, 저전력·고속 회로 구현으로 이어질 수 있어 차세대 반도체 기술에서 중요한 의미를 갖는다. </p> <p contents-hash="3af0b920ebbcc450299a8d297eeecf79463f7fe7ceed3575542a091f1916d784" dmcf-pid="z7Ot8EiPdU" dmcf-ptype="general">이 교수는 "탄도 전도는 전자소자 전력 소모를 근본적으로 줄일 수 있는 이상적인 방식"이라며 "산업 표준 금속인 구리에서 실제 배선 크기로 탄도 전도 현상이 가능함을 보인 것 자체가 큰 의미"라고 설명했다.</p> <p contents-hash="18c48355a0ba85c46ca4e0ce35bf1f784c480cd556c8c47f85eac1d5214739d4" dmcf-pid="qzIF6DnQRp" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> doi.org/10.1038/s41467-026-70252-2</p> <p contents-hash="0b4becfad1bcd6724ad863e51036356162f3df5621bad3fd19fb80f1f6758c1b" dmcf-pid="BqC3PwLxJ0" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 거울 속에 가둔 빛, 반도체 성질 자유자재 제어 05-28 다음 산체스·스롱, 개막전 조기 탈락 설욕할까…PBA 2차 투어 개막 05-28 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
