인더뉴스 제해영 기자ㅣ부산대학교(총장 최재원)는 김지희 물리학과 교수 연구팀이 성균관대·인하대와 공동으로 머리카락 두께의 1만분의 1 수준 초소형 나노 다이오드를 구현했다고 5일 밝혔습니다.
연구팀은 전도성 원자힘 현미경(CAFM)의 PtSi 탐침을 활용해 접촉 면적이 6.82㎚²에 불과한 나노 쇼트키 다이오드를 구현했습니다. 이 소자는 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 구조로, 좁은 공간에서도 안정적인 정류 특성과 광응답 성능을 확보했습니다.
특히 연구팀은 초평탄 금 전극 위에 2차원 소재 이황화몰리브덴(MoS₂)을 놓고 탐침을 직접 맞닿게 해 금속-반도체 접촉을 형성했습니다. 이를 통해 기존 대면적 다이오드보다 훨씬 높은 정류비를 확인했으며, 빛의 파장과 조사 위치에 따른 전류·전압 변화를 분석해 나노 구조에서도 광전 효과가 명확히 발현됨을 입증했습니다.
성균관대 오세진 석박통합과정생은 “이번 연구는 나노미터 수준에서 전하 흐름과 광응답을 정밀 제어해 차세대 메모리 소자와 AR/VR, 자율주행 이미지 센서 등에 새로운 아키텍처를 제시한다”고 밝혔습니다.
김지희 부산대 교수는 “접촉 면적을 수 나노미터 수준까지 줄이면 제어가 어려울 것이라는 통념과 달리 더 높은 민감도와 정류 특성이 구현됨을 입증했다”며 “전자 소자의 물리적 성능을 원자 단위에서 제어할 수 있는 새로운 기술 기반을 마련했다”고 설명했습니다.
이번 연구는 국제 학술지 '스몰(Small)' 8월 14일자에 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원으로 수행됐습니다. 연구 성과는 향후 통신 장치, 헬스 모니터링 시스템, 뉴로모픽 소자 등 다양한 응용 기술 개발에 중요한 기반을 제공할 것으로 기대됩니다.
