▲DGIST 전기전자컴퓨터공학과 허수진 박사와 장재은 교수가 개발한 '초소형 나노 진공관 트랜지스터' 개념도
DGIST 제공
대기압에서 극한의 외부 환경에 영향을 받지 않고 안정적으로 동작하는 '초소형 나노 진공관 트랜지스터'를 국내 연구진이 개발했다.
DGIST(대구경북과학기술원, 총장 국양)은 전기전자컴퓨터공학과 허수진 박사와 장재은 교수팀이 과거 진공관의 원리와 현대의 반도체 생산 기술을 결합해서 이같은 '나노 진공관 트랜지스터'를 개발했다고 1일 밝혔다.
이어 "연구팀이 개발한 '초소형 진공관'은 대기압 상태에서 안정적으로 작동하는 높은 품질의 진공도를 유지했다"면서 "이 장치가 접합된 '나노 진공 트랜지스터'는 특수한 장치 없이 다양한 극한 조건에서 동작이 가능했다"고 설명했다.
특히 DGIST는 "–173°C~120°C의 넓은 온도 범위 및 X-ray, 자외선, 등 극한의 외부 환경 변화에도 안정적인 동작 특성을 나타내는 것을 확인했다"면서 "때문에 향후 항공우주, 인공지능, 6G 통신, 자율주행 자동차 등 다양한 분야의 획기적인 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 알렸다.
무엇보다 DGIST 연구팀이 개발한 '나노 진공관 트랜지스터'는 기존의 CMOS(상보형 금속 산화막) 반도체 공정과 호환성이 높고 간단한 방식으로 제작 될 수 있어 기존 반도체 기술의 문제를 해결할 수 있는 새로운 대안이 될 수 있다고 보고 있다. 또 전자기기가 필수화된 요즘 시대에 고도로 기술화된 전자기기에 사용이 되는 '차세대 전자 소자'로서 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
DGIST에 따르면, 최초의 전자 소자인 진공관은 전기 신호를 스위칭, 증폭 및 정류하는데 사용되는 장치로써, 과거에는 최초의 컴퓨터인 애니악, 라디오, 텔레비전 등 각종 전자 기기에 이용이 되는 주요 부품 중 하나였다. 현재까지도 높은 주파수, 큰 전력용도가 요구되는 일부 특수한 분야에서는 사용되고 있다.
그러나 진공관은 높은 전력 소모, 높은 발열, 큰 부피(낮은 집적도) 문제 때문에 대부분 고체 상태인 실리콘 기반의 반도체 트랜지스터로 대체됐다. 그렇지만 실리콘 기반의 반도체 트랜지스터는 물질의 특성상 동작 속도의 한계가 나타나고 외부 환경에 민감해 특성이 쉽게 변하거나 소자가 영구 손상이 되는 문제가 있어 넓은 범위에 응용되는데 어려움이 있어 왔다.
때문에 전 세계 연구진들은 다양한 응용을 위해 새로운 물질, 새로운 동작원리를 갖는 새로운 전자 소자의 개발이 필수적이라고 보고 연구해 오고 있다. 이에 DGIST의 장 교수팀은 과거 진공관의 원리와 현대의 반도체 생산 기술을 결합한 초소형 나노 진공관 트랜지스터를 개발해 낸 것이다.