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이번 연구에는 최 교수팀 주도하에 일본 홋카이도대, 영국 케임브리지대가 협력을 했다.
최 교수팀은 개발된 극소형 나노트랜지스터가 상온에서도 전자의 전하 및 에너지가 작은 알맹이의 불연속 값을 갖는 '상온양자효과'를 보인다는 사실을 실험적으로 확인했다.
이 효과는 그동안 극저온(영하 200도 이하)에서만 관측되어왔으며, 상온에서는 이번이 처음이다.
따라서 향후 반도체 집적도와 성능한계에 새로운 돌파구를 제시할 수 있게 됐다는 평가다.
연구진에 따르면 최근 컴퓨터와 스마트폰 등에 활용되고 있는 반도체 트랜지스터는 약 30㎚가 최소형이며 실험적으로 개발된 크기도 인텔의 22㎚ 로서 연구진이 개발한 2나노미터는 세계 최소 수준이다.
연구진이 이번에 개발한 나노트랜지스터의 가장 큰 특성은 기존 반도체는 0 또는 1 이라는 오직 2개의 입력 값으로만 연산이 가능했다.
그러나 나노트랜지스터에서는 상온양자 효과에 의해 단 한 개의 소자에서도 0, 1, 2, 3 등 4개의 입력 값으로 다중치 연산이 가능하여 필요한 회로의 수를 획기적으로 줄일 수 있게 됐다는 점이다.
최 교수는 "상온 양자효과를 이용하면 기존 실리콘 소재의 반도체로도 회로 수와 전력 소모를 크게 줄인 테라급(현재 기가급 반도체의 1000배) 기능의 나노반도체 구현이 가능해질 것"이라고 설명했다.
이번 연구 결과는 나노과학분야의 권위지인 미국의 '나노레터스(Nano Letters)' 4월호에 게재되었다.
/ 신성우 기자
