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GIST-미네소타대학 "빛과 전자는 형제지간…서로 에너지 주고 받아"

빛과 전자의 상호작용 정도를 제어할 수 있는 길이 열렸다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 물리·광과학과 이종석 교수 연구팀이 미국 미네소타대학교와 공동으로 루테늄 산화물(RuO2) 박막에서 피코초(10의 -12승초) 단위의 초고속 '빛-전자 상호작용 이방성'을 세계 최초로 관측하고, 원자층 두께 조절을 통해 그 세기를 정밀하게 제어할 수 있음을 입증했다고 8일 밝혔다. 이방성은 물질의 특성이 방향에 따라 변하는 것을 의미한다. 이번 연구에서 GIST는 이종석 교수 주도로 최인혁 박사가 초고속 광학 실험을 수행했다. 미네소타대학교에서는 화학공학·재료과학과 버라트 잘란(Bharat Jalan) 교수 연구팀이 루테늄 산화물 박막 성장을, 전기전자공학과 토니 로우(Tony Low) 교수 연구팀이 전자구조 이론 해석을 담당했다. 연구팀은 "이 원리를 적용하면 향후 차세대 대면적 광전자 소자 개발에 필요한 핵심 기술로 활용 가능할 것"으로 전망했다. 이번 연구에 활용한 루테늄 산화물은 금속성이다. 우수한 전기 전도성과 화학적 안정성을 지녔다. 전자 및 이온 이동이 용이해 전극 재료, 촉매, 센서, 투명전극 등 다양한 분야에서 활용된다. 고체 내 빛과 전자의 상호작용을 이용하는 광전자 소자는 빛으로 전기 신호를 만들거나 전기로 빛을 내는 장치다. 초고속 광통신, 광이미징 등 전기 신호 전달 분야의 다양한 기술에 필수적인 요소다. 특히, 빛의 편광 방향에 따라 전자 신호를 제어할 수 있는 '광전자 이방성'은 차세대 광통신, 이미징, 스핀트로닉스 기술의 핵심 요소로 주목받고 있다. 연구팀은 분자빔 에피택시(MBE) 기술을 이용해, 타이타늄 산화물 기판 위에 원자층 단위로 성장시킨 루테늄 산화물 박막에서 반데르발스 물질 수준의 빛-전자 상호작용 이방성이 존재한다는 것을 다양한 광학 측정을 통해 확인했다. 연구팀은 X선 흡수 분광법과 타원 편광 분석법 등으로 물질의 정적 이방성을 분석한 데 이어, 펨토초 레이저 기반의 펌프-프루브 기술을 통해 편광 방향에 따라 광여기된 전자들의 거동이 피코초(10의-12승초) 시간 단위에서 크게 달라진다는 사실을 관측했다. 이종석 물리광과학과 교수는 "이는 루테늄 산화물 박막이 초고속 광전자 소자에 활용될 수 있음을 보여주는 중요한 단서"라고 설명했다. 연구팀은 또 박막 두께를 원자 단위로 정밀하게 조절해 기판 응력(strain)을 완화하면, 빛-전자 상호작용 이방성 강도도 함께 조절할 수 있음을 확인했다. 이종석 교수는 “최근 스핀트로닉스 분야에서 주목받는 루테늄 산화물에서 응력을 활용해 전자구조를 제어할 수 있음을 실험적으로 확인했다”며, “광전자 소자는 물론 차세대 스핀소자 개발에도 중요한 단초가 될 것”이라고 밝혔다. 연구는 한국연구재단 한계도전 R&D 프로젝트와 중견연구자지원사업, 미국 에너지부(DOE) 및 국립과학재단(NSF)의 지원을 받았다. 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 6월 27일 온라인으로 게재됐다.

2025.07.08 14:38박희범

ACM 리서치, 열·플라즈마 강화 'ALD 퍼니스 장비' 고객사 인증

반도체 장비기업 ACM리서치는 자사의 'Ultra Fn A' 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD) 퍼니스 장비가 중국 반도체 제조 고객사의 공정 적격성 인증(PQ)을 완료해 양산에 진입했다고 12일 밝혔다. 또한 ACM은 지난 2022년에 출시한 Ultra Fn A 열 원자층 증착(Thermal ALD) 퍼니스 장비를 또 다른 중국 주요 고객사의 공정 인증을 성공적으로 완료했다. 해당 인증에서 ACM은 경쟁 장비를 능가하거나 동등한 성능을 입증했다. ACM의 Ultra Fn A PEALD 장비는 초박막 실리콘 질화물(SiN) 박막 증착을 위해 설계됐다. 이 장비는 이중 층 튜브와 공기 흐름 균형 기술을 갖추고 있어 웨이퍼 내 균일도(WIW)와 웨이퍼 간 균일도(WTW) 두 가지 모두를 크게 향상시킨다. 플라즈마 강화 기술을 활용하면 장비의 열 예산을 효과적으로 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 반응 튜브 내 전구체 저장 및 방출량을 정밀 조정함으로써 디바이스의 중요한 치수와 패턴 프로파일을 정확하게 제어할 수 있다. ACM의 Ultra Fn A 퍼니스 ALD 제품은 열 ALD 및 PEALD 두 가지 타입 모두 경성 마스크, 배리어, 스페이서, 측벽 보호층과 같은 다양한 박막 증착 작업을 수행할 수 있어 대상 공정 애플리케이션의 다양한 요구 사항을 지원한다. 두 구성 모두 300mm 웨이퍼를 100개 이상 배치(batch) 처리할 수 있는 6-조 시스템이 특징이다. 또한 장비에는 로딩 영역에서 산소 농도를 제어하는 4개의 로드포트(loadport) 시스템, 통합 가스 공급 시스템(IGS), 그리고 in-situ 건식 세정 기능을 포함하고 있으며, 모두 반도체 제조장비 재료 협회(SEMI) 표준을 충족하도록 설계됐다. 데이비드 왕 ACM 리서치 사장 겸 최고경영자(CEO)는 “현대의 첨단 집적 회로(IC) 제조는 뛰어난 스텝 커버리지와 우수한 품질을 갖춘 초박막 필름 증착에 점점 더 의존하고 있다”며 “실리콘 탄소 질화물(SiCB) 박막, 실리콘 질화(SiN) 박막 및 저유전율(low-k) 박막과 같은 물질을 증착하는 데 있어 복잡성을 해결하려면 진정한 혁신이 필요하며, ACM의 연구개발팀은 우리의 ALD 플랫폼과 공정을 통해 이를 실현했다"고 밝혔다.

2024.12.12 16:46장경윤

SK넥실리스, 박막사업 매각…"고부가 제품 주력"

SKC가 이차전지 소재사업 투자사 SK넥실리스 박막사업을 사모펀드 운용사 어펄마캐피탈에 매각한다. SK넥실리스는 13일 이사회를 열고 디스플레이용 FCCL 소재를 공급하는 박막사업을 950억원에 어펄마캐피탈에 양도하기로 결정했다고 밝혔다. 이사회 직후 양사는 이 같은 내용의 영업양수도 계약을 체결했다. SK넥실리스는 필요한 절차를 거쳐 내년 2월 거래를 마무리할 계획이다. FCCL은 스마트폰이나 TV 등 디스플레이 제품에서 영상 신호를 전달하는 핵심 전자 소재로, 디스플레이용 COF에 폭넓게 사용된다. SK넥실리스는 우수한 박막 제조 기술을 기반으로 초고화질 디스플레이 제품 발전에 일조해 왔다. SK넥실리스 박막사업을 인수하는 어펄마캐피탈은 대기업 비주력 사업부를 인수한 뒤 기업가치를 끌어올리는 카브아웃 전략에 강점을 갖고 있다. 양수 후에도 추가적인 투자를 통한 박막 사업 경쟁력 강화를 이뤄낼 것으로 회사 측은 전망했다. SKC는 앞서 올해 재무건전성 강화를 최우선 과제로 삼고 비핵심 사업의 적기 유동화를 추진해왔다. 이를 통해 1조원 이상 현금을 확보해 투자사 재무 부담을 낮췄다. 지난 9월 SK넥실리스에 대한 7천억원 유상증자 지원으로 인수금융 전액을 상환하기도 했다. 강화된 재무건전성을 바탕으로 앱솔릭스 글라스기판을 포함한 고부가 제품 중심의 사업 재편도 가속화하고 있다. 글라스기판 사업은 내년 고객사 양산을 목표로 나아가고 있으며 반도체 테스트 솔루션 기업 ISC를 주축으로 반도체 소재 사업 경쟁력 강화에도 힘쓰고 있다. SKC 관계자는 “박막사업 양도 대금을 주력사업의 경쟁력 강화를 위한 재원으로 활용할 것”이라며 “비주력 사업 매각으로 재무건전성을 향상시키는 노력을 지속해 내년 이후 본격적인 반등을 준비해 나가겠다”고 말했다.

2024.11.13 18:07류은주

건국대 연구팀, 대면적 반도체 박막 형성 공정 조건 제시

건국대학교는 이위형 교수팀(화학공학부, 교신저자), 이훈경 교수팀(물리학과, 교신저자), 노스웨스턴대 이정훈 박사(재료공학과, 제1저자)가 저분자 유기반도체와 폴리머 블렌드 시스템에서 분자 구조에 따른 최적의 용액공정 조건이 존재함을 규명했다고 밝혔다. 이번 논문은 지난달 30일 나노분야 대표 권위지인 Small(IF = 13.0)에 게재됐다. 이번 연구는 저분자 유기반도체와 폴리머 블렌드 시스템에서 각 유기반도체 분자구조에 따라 최적의 공정 조건이 다르게 나타남을 규명했다. 연구팀은 스핀 코팅 시간과 같은 공정 변수를 체계적으로 분석했다. 연구팀은 유기반도체가 최적의 스핀 코팅 시간을 통해 가장 높은 결정화도를 달성하고, 전기적 성능을 극대화할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 유기반도체 분자 구조가 용액의 농도·점도·결정화도 등 다양한 요소에 어떤 영향을 미치는지 심도 있게 분석했다. 특히, 유기반도체가 코팅 후 남아있는 용매와 상호작용하는 방식이 결정화 과정에 결정적인 역할을 한다는 점을 규명했다. 고성능 유기반도체 필름을 제작하기 위한 최적 공정 조건을 제시하는 데 중요한 단서를 제공했다. 건국대 이훈경 교수팀은 밀도 범함수 이론(DFT) 계산을 통해 분자 간 상호작용을 분석해 유기반도체 필름의 전기적 성능과 분자 구조 사이 상관관계를 밝혀냈다. 이 연구 결과는 유기 전자소자 상용화 가능성을 높이는 데 기여할 전망이다. 이번 연구는 고성능 유기박막트랜지스터 제작을 위한 대면적 반도체 박막 형성 전략을 제시함으로써, 유연한 차세대 전자소자 개발을 앞당기는 중요한 성과로 평가받고 있다. 연구의 교신저자인 건국대 이위형 교수는 “이번 연구가 유기반도체 공정 기술에 대한 이해를 한층 높였으며, 향후 유연 전자 기기의 상용화에 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다. 한편, 제1저자인 이정훈 박사는 건국대학교 유기나노시스템공학과에서 학부와 석사를 마치고, 서울대학교 재료공학부에서 박사 학위를 받은 후 현재 노스웨스턴대학에서 박사후 연구원으로 활동 중이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 산업통상자원부 지원을 받아 수행됐다. 논문명은 'Crystal Engineering Under Residual Solvent Evaporation: A Journey Into Crystallization Chronicle of Soluble Acenes'이다.

2024.10.16 16:23주문정

EVG, 3D 적층 기술 혁신하는 '나노클리브' 신기술 발표

반도체 및 디스플레이 장비기업 EV 그룹(이하 EVG)은 반도체 제조를 위한 혁신적인 레이어 릴리즈 기술인 '나노클리브(NanoCleave)'를 출시한다고 30일 밝혔다. 나노클리브는 적외선 레이저를 사용해 사전에 지정된 레이어나 면적으로 실리콘을 분리시키는 기술이다. 이를 통해 첨단 로직, 메모리, 전력 반도체 프런트엔드 공정은 물론 첨단 반도체 패키징에 초박형 레이어 적층을 가능하게 한다. 또한 나노클리브는 반도체 전 공정에 완벽하게 호환되는 레이어 릴리즈 기술로서, 실리콘을 투과하는 적외선 레이저를 사용하는 것이 특징이다. 특수 조성된 무기 박막과 함께 사용할 경우, 나노미터의 정밀도로 초박형 필름이나 레이어를 실리콘 캐리어로부터 적외선 레이저로 분리할 수 있게 해준다. 나노클리브는 EMC(epoxy mold compounds)와 재구성 웨이퍼(reconstituted wafer)를 사용하는 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징(FoWLP)에서 부터 3D SIC(3D Stacking IC)의 인터포저 같은 첨단 패키징 공정에서 실리콘 웨이퍼 캐리어 사용을 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 고온 공정에도 적용할 수 있어 3D IC 및 3D 순차 집적 애플리케이션에서 완전히 새로운 공정 플로우를 구현할 수가 있다. 이는 실리콘 캐리어 상의 초박형 레이어까지도 하이브리드 및 퓨전 본딩이 가능해, 3D 및 이종 집적에 혁신을 가져다줄 뿐만 아니라 차세대 트랜지스터 집적화 설계에서 필요한 레이어 이송을 가능하게 한다. EVG는 코엑스에서 1월 31일부터 2월 2일까지 개최되는 '세미콘코리아 2024' 전시회에 참가해 나노클리브 신기술을 소개한다. EVG 부스(부스 번호: D832, 3층)를 방문하면 EVG 임원들을 직접 만나서 이 혁신적인 이 적외선 레이저 이송 기술에 관해서 논의할 수 있다. 폴 린드너 EVG 기술 이사는 "나노클리브 레이어 릴리즈 기술은 박형 레이어와 다이 적층을 통한 반도체 크기 축소에 있어서 게임 체인저가 될 것"이라며 "나노클리브를 통해 우리 고객들이 첨단 디바이스 및 패키징 로드맵을 실현할 수 있게 지원할 것이며, 고객들은 이 기술을 자신들의 기존 팹에 지체없이 통합하고 시간과 비용을 절감할 수 있을 것"이라고 말했다.

2024.01.30 11:13장경윤