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IEEE Spectrum은 한 연구팀이 차세대 2D 트랜지스터를 절연하는 데 사용되는 금속 산화막의 잠재적 대체재로 석탄을 조사하고 있다고 보고했습니다. 석탄이 현대의 금속 산화물 트랜지스터를 대체하는 데 성공적으로 사용될 수 있다면 반도체 산업에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
반도체는 제대로 작동하기 위해 여러 재료에 의존합니다. 반도체는 주로 실리콘으로 만들어지지만, 실리콘 트랜지스터를 절연하고 전류가 트랜지스터에서 빠져나가는 것을 방지하려면 추가 재료가 필요합니다. 이에 대한 또 다른 용어는 누출입니다. 오늘날의 반도체에서 금속 산화물은 실리콘 트랜지스터를 절연하여 누출을 방지합니다.
그러나 문제가 있습니다. 오늘날 반도체 트랜지스터에 대한 수요는 AI를 포함한 여러 요인으로 인해 사상 최고치를 기록하고 있습니다. 현대의 반도체 트랜지스터를 구성하는 재료인 실리콘은 반도체 칩에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 찾기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 결과적으로, 반도체 산업은 이제 실리콘을 대체할 수 있는 보다 쉽게 이용 가능한 새로운 재료를 찾기 위해 필사적으로 노력하고 있습니다.
석탄이 실리콘 기반 반도체 트랜지스터를 대체할 수 있는 잠재적 후보로 주목받게 된 계기는 바로 이 때문입니다. 석탄은 실리콘 트랜지스터를 대체하는 데 사용되는 것이 아니라 금속 산화물을 대체하기 위한 비실리콘 트랜지스터의 절연체로 연구되고 있습니다.
현재 실리콘 트랜지스터를 대체하기 위해 그래핀과 몰리브덴 등 몇 가지 다른 소재가 연구되고 있습니다. 이 두 가지 재료로 만든 트랜지스터는 놀라운 평탄도 때문에 2D 트랜지스터로 알려져 있습니다. 특히 그래핀은 단일 원자 두께로 작동할 수 있습니다.
그러나 이러한 2D 트랜지스터의 한 가지 문제점은 금속 산화물이 결합될 때 적절한 절연을 하지 못한다는 것입니다. 이로 인해 누설이 발생하여 트랜지스터가 작동하지 않게 됩니다. 석탄은 그래핀과 몰리브덴 트랜지스터를 훨씬 더 잘 절연하여 트랜지스터의 매우 평평한 표면을 적절히 절연할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 금속 산화물로는 달성할 수 없는 위업입니다.
석탄 절연체에 대한 연구개발은 아직 초기 단계입니다. 하지만 현재 석탄은 그래핀과 몰리브덴 2D 트랜지스터를 단열할 수 있는 유일한 재료로, 석탄의 미래는 밝습니다. 또한 석탄은 풍부한 양, 쉬운 제조, 풍부한 나노 구조 등 여러 가지 장점을 가지고 있어 향후 반도체 제조에 이상적인 소재가 될 것입니다.
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원문 출처 tomshardware(클릭 시 원문 이동)
