[세종 = 뉴스핌] 김범주 기자 = 이화여자대학교는 본교 화공신소재공학전공 조수연 교수 연구팀이 초고속, 고집적 반도체 소자 구현을 위해 저차원 소재 디자인에 관한 획기적인 총설 논문을 발표했다고 6일 밝혔다.

이번 논문은 기초과학 분야 최상급 국제학술지인 '케미컬 리뷰(Chemical Reviews(IF: 72.087))' 표지 논문으로 선정되기도 했다.

한국과학기술원(KAIST) 물리학과 양희준 교수 연구팀과의 공동연구로 진행된 이번 논문은 이화여대 BK21 4단계 시스템헬스융합전공(단장 권오란) 박사과정생 이승연 씨가 공동 저자로 참여해 '2차원 재료의 상제어(Phase-Engineering of 2D Materials)'라는 제목으로 지난달 17일 온라인 게재됐다.

인공지능(AI), 5세대(5G) 이동통신서비스, 더 나아가 자율주행 자동차와 로봇으로 대표되는 4차 산업혁명은 시스템 반도체의 발전과 밀접하게 연관된다.

현재는 기존의 실리콘 기반 반도체를 이용해 정보를 순차적으로 처리하기 때문에 실시간 정보 처리를 위해서는 센싱 부분과 디지털 정보 처리 장치의 보완이 필요하다. 또 입력되는 신호를 순차적으로 디지털화하는 과정에서 높은 에너지 소모와 긴 대기 시간이 발생하는 것도 문제점으로 지적된다.

대안으로 우리 뇌를 닮은 인체모사소자가 떠올랐다. 반도체 전자소자가 인간 뇌가 데이터를 처리하는 세포 간 연결(시냅스) 동작을 그대로 따라할 수 있다면 서버의 물리적 규모를 줄이고 빠른 통신, 정보 처리 속도를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

조 교수 연구팀의 인체모사소자와 같이 고집적화되고 높은 반응 속도를 보이는 차세대 반도체 소자 개발을 목표로 한다. 작은 범위에서 저차원 소재의 다양한 구조상과 동작을 제어하기 위한 다양한 연구 결과를 보고하고 그 중요성을 소개하고 있다.

추후 추가 연구를 거쳐 저차원 소재가 기존의 금속-절연체 전이뿐만 아니라 2차원 재료의 자성 상태, 강한 상관관계에서의 밴드 구조 및 위상 관계의 변화로 인한 상전이를 활용할 수 있다는 점을 보고했다.

전기적, 광학적 및 플라즈마 등의 후처리를 이용한 구조상 제어가 새로운 낮은 차원의 상경계를 형성해 새로운 소재를 개발할 가능성도 열어뒀다.

이화여대 관계자는 "이화 프론티어 10-10 사업 지원을 받아 2050 탄소중립 목표 달성을 위한 다각적 융합연구를 수행할 계획"이라고 말했다.

이화여대 조수연 교수(오른쪽)와 이승연 박사과정생/제공=이화여자대학교

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