Seoul, Korea - KAIST announced on 22nd that they have found a way to maximize the on-off switching efficiency of a transistor made of graphene.
In addition to the two KAIST researchers, this research was jointly conducted by Professor Youngwoo Sohn of KIAS and Doctor Minsuk Jang and Professor Harry Atwater of Caltech. The research result was published in the online edition of Proceedings of the National Academy of Science, an international academic journal on natural science, on May 13th.
Graphene is more than 100 times faster that silicon in the speed of electron movement, thus when it is applied to the semiconductors, the computer using graphene semiconductor will be exponentially faster. However, graphene had been off the materials list of semiconductor manufacturers because of its atomic structure that made its on-off switching efficiency too low.
The researchers came up with a resolution for this problem, noticing that the mechanism of electron movement inside graphene is similar to that of how the light is spread. They designed the gate electrode in a gear teeth shape to make the light be deflected by graphene electron. This technology can fully leverage the high electron conductivity of graphene, since it does not change the atomic structure of graphene.
KAIST, 그래핀으로 100배 빠른 반도체 구현 길 열어
그래핀을 이용해 현행보다 속도가 100배 빠른 반도체를 만들 수 있는 길이 열렸다.
KAIST(총장 강성모) 김형준 EEWS 대학원 교수와 윌리엄 고다드 교수는 그래핀을 이용한 트랜지스터의 온•오프 스위칭 효율을 극대화 할 수 있는 방법을 찾았다고 22일 밝혔다.
이 연구는 손영우 고등과학원(KIAS) 교수와 장민석 미국 칼텍 박사, 해리 애트워터 교수가 공동 진행했다. 연구 결과는 자연과학분야의 국제 학술지 `미국립과학원회보(PNAS)` 13일자 온라인판으로 게재됐다.
그래핀은 전자 이동속도가 실리콘에 비해 100배 이상 높기 때문에 반도체 소자로 응용했을 경우 컴퓨터의 속도가 엄청나게 빨라질 수 있다. 다만 그래핀은 원자구조 특성으로 인해 온•오프 스위칭 효율이 매우 낮아 반도체 소재로 적용이 불가능했다.
KAIST 연구진은 그래핀 전자 이동 메커니즘이 빛의 전파 과정과 유사하다는 사실에 착안해 이 문제를 해결했다. 그래핀 전자에 빛을 반사시키는 원리를 적용해 게이트 전극을 톱니 모양으로 디자인했다.
연구진은 이를 이용해 트랜지스터를 제작할 경우 스위칭 효율을 최고 100배 정도 높일 수 있음을 이론적으로 입증했다.
이 기술은 그래핀의 원자 구조를 변형시키지 않기 때문에 그래핀의 높은 전자이동 특성을 그대로 사용할 수 있다.
기존 실리콘 기반 반도체와 유사한 구조를 갖고 있어 현재 반도체 제작 공정을 그대로 응용할 수 있을 것으로 학계는 예상했다.
김형준 교수는 “이론적으로 제안한 메커니즘을 실현한다면 그래핀을 활용한 연산 속도가 매우 빠른 차세대 컴퓨터 개발에 커다란 기여를 할 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com
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[Reference] : http://english.etnews.com/device/2771253_1304.html
