필요에 따라 기능을 자유자재로 바꿀 수 있는 만능 전자소자가 개발됐다.

한국연구재단(이사장 홍원화)은 연세대학교 강주훈 교수 연구팀이 잉크처럼 뿌려 만드는 2차원 나노재료로 트랜지스터와 다이오드, 그리고 광센서 기능을 자유롭게 바꿀 수 있는 재구성형 소자 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

재구성형 소자는 구조가 복잡, 정교한 장비 등이 필요하다. 전극 설계도 복잡해 산업응용에 한계가 있었다.

연구팀은 용액공정 기반 2차원 나노 재료를 기판 전체에 균일하게 뿌리는 방법을 고안했다. 이 방법으로 하나의 게이트 전극만으로도 트랜지스터 또는 다이오드처럼 작동하도록 설계했다.

먼저 연구팀은 2차원 반도체인 이황화지르코늄(ZrS2)를 산화시켜 형성한 산화지르코늄(ZrO2-x) 절연층 위에 반도체 재료인 몰리브덴 다이설파이드(MoS2)를 수직으로 쌓은 이종접합 소자를 제작했다. 전기적 기능이 상이한 두 재료를 수직으로 적층한 간단한 소자 구조지만, 다양한 기능을 구현할 수 있다.

또, 산화지르코늄 절연층의 산소결함을 활용해 빛에 반응하는 속도 조절에도 성공, 빠른 감응 속도와 장기 기억 특성을 모두 갖춘 새로운 방식의 광센서를 구현했다.

강주훈 교수는 "고속 영상처리, 인지형 센서 등에 활용 가능한 재구성형 광소자 플랫폼으로 확장될 수 있는 기반이 마련될 수 있을 것"이라며 "기기 내부에 높은 밀도로 집적하는 인공지능 하드웨어 기술에 적용할 수 있을 것"으로 기대했다.

연구결과는 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스'에 5월 6일 온라인으로 게재됐다.