김경록 UNIST 교수팀, 테라헤르츠 기술 상용화 가능성 제시

아주경제 김봉철 기자 = 국내 연구진이 기존의 실리콘 소자가 현재 전자제품에 이용되는 기가헤르츠(㎓)의 1000배인 테라헤르츠(㎔) 대역에서의 작동 가능성을 입증했다.

미래창조과학부는 김경록 울산과학기술대학교(UNIST) 교수 연구팀이 이런 연구 성과를 냈다고 19일 밝혔다.

미래부 미래유망융합기술파이오니어사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 국제전기전자공학회(IEEE)가 주관하는 나노테크놀로지학회(IEEE-NANO)에서 차세대 나노전자소자 분야 우수논문으로 선정돼 발표될 예정이다.

현재 스마트폰, 태블릿 PC 등 대중적 전자기기의 핵심부품으로 사용되는 실리콘 반도체 소자로는 전자가 1초에 10억번 진동하는 ㎓ 대역까지만 주파수를 이용할 수 있으며, 그 이상은 불가능한 것으로 여겨져 왔다.

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연구팀은 전자가 개별적으로 이동한다는 실리콘 소자의 기존 동작원리에 초고속 플라스마파(plasma-wave) 기술을 융합, 소자에 특정 조건을 걸면 전자가 집단적으로 이동하면서 ㎔ 주파수로 진동한다는 것을 밝혀냈다.

특히 연구팀은 ‘플라스마파 트랜지스터(PWT) 성능평가 방법’을 활용해 ㎔ 주파수를 발진하는 실리콘 소자의 크기가 현재의 상용 반도체 패터닝 기술로 가능한 수십 나노미터(㎚)로, ㎔ 기술을 상용화할 수 있는 가능성도 확인했다.

연구팀은 플라스마파 트랜지스터 성능평가 방법에 대해 국내 특허와 국제 특허 출원을 마쳤다.

김경록 교수는 “모두가 불가능하다고 생각한 실리콘 소자의 테라헤르츠 대역 동작 가능성을 최초로 입증해 테라헤르츠 기술 상용화에 한걸음 다가섰다”면서 “이 원천기술을 기반으로 상용 실리콘 시스템 반도체 시장을 테라헤르츠 이미징, 분광 및 초고속·대용량 통신 등으로 광범위하게 확장할 수 있을 것”이라고 말했다.