김현탁 박사 "실리콘 위에 MIT 박막 성장시켜…낮은 원가로 대량생산 가능"
가정용·산업용 전자기기의 스위치나 다양한 센서 등에 폭넓게 사용되는 '모트 금속절연체 전이'(Mott-MIT) 소자를 대량 생산할 수있는 지름 8인치의 대면적 웨이퍼 제조기술이 개발됐다.
한국전자통신연구원(ETRI) ICT소재부품연구소 김현탁 박사팀은 14일 실리콘 기판 위에 MIT 물질 박막을 성장시키는 방법으로 MIT 소자 20만개를 만들 수 있는 8인치 대면적 MIT 웨이퍼를 제작하는 데 성공했다고 밝혔다.
모트 MIT는 구조상 전이 없이 부도체가 금속으로 또는 금속이 부도체로 바뀌는현상으로, 1949년 영국 케임브리지대 노벨 물리학상 수상자인 모트 교수가 처음 이론을 제시하고 2005년 김현탁 박사가 실험으로 검증했다.
김 박사는 이후 MIT 물질로 전자소자를 제작, 상용화하는 연구를 해왔다. 지난해에는 이를 가정용·산업용 전자기기·설비에 쓰이는 전자개폐기·차단기에 적용해크기와 가격을 절반 이하로 줄이는 데 성공했다.
그러나 기존 MIT 소자 생산용 웨이퍼는 지름이 2인치에 불과해 크기가 400X400㎛인 MIT 소자를 1만6천여 개밖에 만들 수 없어 가격이 비싸고 생산효율이 떨어지는문제가 있었다.
김 박사팀은 이 연구에서 전자개폐기용 MIT 소자 기술을 이전받은 ㈜모브릭과함께 질화알루미늄(AlN)을 이용해 값싼 실리콘 기판 위에 0.1㎛ 두께의 MIT 박막을안정적으로 성장시키는 기술을 개발, 8인치 대면적 MIT 웨이퍼를 제작하는 데 성공했다.
8인치 대면적 MIT 웨이퍼 하나로 MIT 소자 20만개 이상을 만들 수 있다.
연구팀은 이 기술을 활용하면 MIT 소자 생산단가를 절감, 값싸게 소자를 대량생산할 수 있다며 MIT 소자가 앞으로 고효율 스마트 전력트랜지스터(HTR), 화재감지기·센서, 조도 센서, 전력도선이나 리튬이온전지 파워소자의 발열 관리 등에 널리 활용될 것으로 전망했다.
김 박사는 "MIT 소자의 응용범위인 열, 빛, 전기가 있는 곳에 쓰이는 MIT 소자의 대량생산 기술과 응용기술을 개발하고, 사물인터넷(IoT) 등 기술과 접목해 고부가가치 MIT 기술을 새로운 성장동력으로 키워야 할 것"이라고 말했다.
이 연구 결과는 응용물리 및 재료공학 분야 국제학술지 '어플라이드 피직스 레터 머트리얼스'(Applied Physics Letters Materials. 2월)에 게재됐다.
scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>