KAIST, DNA 이용 2나노급 반도체 원천기술 개발

카이스트(KAIST)는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 DNA를 그래핀(육각의 벌집구조로 결합한 탄소가 연속적으로 연결돼 탄소 원자 한 층의 두께를 가진 2차원의 평판 모양을 이룬 탄소소재) 위에서 배열시키는 기술을 활용, 초미세 반도체 회로를 만들 수 있는 원천기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 신기술 개발로 기존 물리적 방식의 최첨단기술로는 불가능하다고 여겨졌던 2나노미터급의 선폭을 갖는 반도체가 개발될 것으로 기대된다.

연구팀은 'DNA 사슬접기'라고 불리는 최첨단 나노 구조제작 기술을 이용하면 금속나노입자나 또는 탄소나노튜브를 2나노미터까지 정밀하게 조절할 수 있는 점에 착안했다.

그러나 이 기술은 실리카나 운모 등 일부 제한된 특정 기판위에서만 패턴이 형성돼 반도체칩에는 적용이 불가능했다.

연구팀은 다른 물질과 잘 달라붙지 않는 그래핀을 화학적으로 개질해 표면에 다양한 물질을 선택적으로 흡착하도록 만들었다.

개질된 그래핀은 원자수준으로 매우 평탄하면서도 기계적으로 잘 휘거나 변형되는 그래핀의 장점을 지녀 이 위에 DNA 사슬접기를 패턴화하면 기존에는 불가능했던 잘 휘거나 접을 수 있는 형태의 DNA 회로구성이 가능할 것으로 기대된다.

김상욱 교수는 "반도체업계의 지각변동이 계속되는 가운데 실리콘기반 반도체 기술은 한계에 이르렀다" 며 "앞으로 신물질 차세대 반도체 개발에 커다란 파급효과를 불러일으킬 것"이라고 말했다.


또 "다양한 기능을 발휘하는 그래핀 소재 위에 2나노미터급의 초미세 패턴을 구현할 수 있는 DNA 사슬접기를 배치시키는 기술은 기계적으로 유연한 나노반도체나 바이오센서 등 다양한 분야에 원천기술로 활용될 것"이라고 기대했다.

한편 이번 연구결과는 화학분야의 세계 최고 권위 학술지인 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)' 1월호에 표지논문으로 발표됐다.