[스마트경제=복현명 기자] 홍석륜 세종대학교 물리천문학과 교수가 김지환 미국 매사추세츠 공대(MIT) 교수, 김현석 박사 등과 공동으로 첨단 리모트 에피택시 기술을 시연하고 규명함으로써 헤테로-인티그레이션, 멤브레인 기반 응용 분야에 대한 엄청난 혁신을 가져왔다.
이번 연구에서 세종대 그래핀연구소장 겸 GRI-TPC 국제공동연구센터장인 홍석륜 세종대 물리천문학과 교수는 리모트 에피택시 성장메커니즘을 규명함으로써 리모트 에피택시 기법을 활용한 반도체, 디스플레이 분야의 산업 경쟁력 강화에 기여했다.
공동연구팀은 웨이퍼 규모에서 높은 처리량으로 에피택셜 막을 성장시키고 이를 웨이퍼에서 분리시켜 멤브레인을 얻을 수 있는 실용적이고 보편적인 방법을 시연했다.
2차원물질(2DM)과 에피택셜 필름의 여러 교대된 층을 형성하는 기술을 개발했고 여기에서 에피층이 원자 정밀도로 층별(layer-by-layer) 리프트-오프 과정에 의해 기계적으로 박리돼 여러 개의 프리스탠딩 멤브레인(freestanding membrane)을 생성했다.
에피층이 2차원 층별 전사법(two-dimensional materials-based layer transfer, 2DLT)을 통해 얻어진 후 웨이퍼를 재사용해 프로세스를 반복할 수 있었다.
이러한 접근법은 단일 웨이퍼를 재사용해 반복적으로 단결정 멤브레인의 많은 사본을 생산함으로써 비실리콘 전자소자의 생산 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대됐다.
홍석륜 세종대 물리천문학과 교수·김지환 미국 MIT 교수는 “리모트 에피택시 (remote epitaxy) 과정을 잘 규명함으로써 반도체 공정에서 상당한 비용 절감뿐만 아니라 멤브레인의 첨단 헤테로-인티그레이션(heterogeneous integration)을 필요로 하는 광범위한 응용 분야의 토대를 마련했다”라고 말했다.
한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 해외우수연구기관유치사업(GRDC), 기초연구실지원사업(BRL)의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF=40.523)’에 3월 20일 게재됐다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
