韓연구진, 양자컴퓨팅 원천 기술 확보 앞당겼다
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韓연구진, 양자컴퓨팅 원천 기술 확보 앞당겼다
  • 대전/ 정은모기자 
  • 승인 2021.07.19 16:59
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원자층 두께 2차원 반도체 초격자 구조 성장법 최초 구현
기초과학연구원 원자제어 저차원 전자계 연구단 조문호 연구팀
조문호 기초과학연구원 부연구단장 [기초과학연구원 제공]
조문호 기초과학연구원 부연구단장 [기초과학연구원 제공]

기초과학연구원 원자제어 저차원 전자계 연구단 조문호 연구팀이 19일 서로 다른 원자층 반도체를 차곡차곡 쌓는 물질 성장법을 개발했다고 밝혔다.

원자층 두께의 2차원 반도체 초격자 구조를 가진 신물질을 세계 최초로 구현해낸 것으로 새로운 양자 정보 반도체 플랫폼을 제시하며 양자컴퓨팅 원천 기술 확보를 앞당길 것으로 기대된다.

이미 2차원 반도체 물질을 두 층의 단일 접합을 통해 만드는 기술은 알려졌지만 층과 층 사이에 약한 공유 결합으로 인해 박막이 균일하게 쌓아지지 않아 3층 이상으로 쌓는 기술은 불가능했다.

연구에서는 접합 기술을 연속으로 사용해 서로 다른 원자층 반도체가 9층까지 반복되는 반도 체 초격자 구조를 처음으로 구현해냈다.

연구진은 금속유기화학증착법을 이용해 2차원 반도체인 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 이셀레늄화텅스텐 등을 종류와 순서를 제어해 쌓아 새로운 구조를 가진 인공 반도체 소재를 개발해냈다.

2차원 반도체 초격자 구조의 성장 모식도. [기초과학연구원 제공]
2차원 반도체 초격자 구조의 성장 모식도. [기초과학연구원 제공]

연구팀이 개발한 2차원 반도체 초격자 구조 성장법을 이용하면 원자층 수준에서 원자 종류와 주기의 인위적 제어가 가능하다. 이는 새로운 인공 물질을 자유자재로 디자인함으로써 다양 한 전자 구조를 갖는 반도체 기술로 이어질 수 있다.

연구팀은 '밸리'라는 전하의 새로운 자유도 저장도 확인했다. 밸리는 2차원 반도체 초격자 구조에서 양자 정보의 매개체로 이용될 수 있다.

모든 단일층의 2차원 반도체 소재는 밸리 자유도를 가져서 2가지 이상 값을 동시에 나타내거나 병렬 연산이 가능한 양자 정보를 저장할 것으로 기대됐다.

연구를 통해 초격자의 반복 횟수와 저장되는 양자 정보가 비례하고 이 정보가 남아 있음을 확인했다.

이로써 새로운 반도체 초격자가 양자 정보 연산이 가능한 양자 반도체 플랫폼에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
J-em@jeonmae.co.kr


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