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'인듐'통합검색 결과 입니다. (2건)

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KAIST, 극저온에서 더 쎈 반도체 소자 개발

KAIST 연구진이 고주파수 대역 및 극저온에서의 활용 가능성이 기대되는 고성능 2차원 반도체 소자 개발에 성공했다. 이 소자는 온도가 낮아질수록 성능이 좋아지는 특성이 있다. KAIST(총장 이광형)는 전기및전자공학부 이가영 교수 연구팀이 실리콘 전자 이동도와 포화 속도를 2배 이상 뛰어넘는 2차원 나노 반도체 인듐 셀레나이드(InSe)기반의 반도체 소자를 개발했다고 20일 밝혔다. 포화 속도(Saturation velocity)는 반도체 물질 내에서 전자나 정공이 움직일 수 있는 최대 속도를 말한다. 반도체의 전기적 특성을 평가할 수 있는 핵심 지표다. 최근 2차원 인듐 셀레나이드는 실리콘 반도체나 2차원 반도체보다 우수한 전자 이동도와 높은 전류값으로 인해 차세대 반도체 물질로 주목받고 있다. 그러나 대기 상태에서 산화에 취약하고 안정성이 떨어지는 단점이 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 하부 절연막으로 고품질 2차원 육각형질화붕소(hBN) 물질을 활용했다. 상부 보호막으로는 얇은 인듐 금속을 활용해 인듐 셀레나이드의 단점을 개선했다. 또 핵심 채널층인 인듐 셀레나이드를 오염시키지 않고 2차원 이종접합 구조를 형성할 수 있도록 설계해 전자 이동도와 전자 포화 속도를 대폭 향상시켰다. 전자 이동도는 상온에서 최대 2,600㎠/Vs, 상온에서 2×10의7승㎝/s 수준의 전자 포화 속도 값을 얻었다. 현재 상용화된 실리콘 포화 속도 값은 (10의7승㎝/s)정도다. 석용욱 박사과정은 “그동안 과학기술계에서는 2차원 반도체 인듐 셀레나이드의 높은 전자 이동도와 포화 속도를 체계적으로 분석해 보고한 적이 없었다”라며 “향후 실제 극저온 및 고주파수 구동이 필요한 응용 기기에의 적용 연구가 필요하다”고 말했다. 이가영 교수는 “이번에 개발한 고성능 전자 소자는 초고속 구동이 가능해 5G 대역을 넘어 6G 주파수 대역에서의 동작이 가능할 것으로 예측된다”며 “저온으로 갈수록 소자의 성능이 대폭 개선돼 양자 컴퓨터의 양자 제어 IC(Integrated circuit)와 같은 극저온 고주파수 구동 환경에 적합하다”고 덧붙였다. 이 연구결과는 나노과학 분야 국제 학술지 `ACS 나노(Nano)' 3월 19일자 표지논문으로 출판됐다. 한편 이 연구는 △한국연구재단의 신진연구자지원사업 △기초연구사업 및 BK21 △KAIST의 C2(Creative & Challenging) 프로젝트 LX 세미콘-KAIST 미래기술센터 △그리포 포스코청암재단의 지원을 받아 수행됐다.

2024.03.20 15:29박희범

5분만에 완충되는 전기차 배터리 나왔다

미국 코넬대학 연구진이 충전 5분 만에 완전히 충전되는 전기차 배터리를 개발했다고 IT매체 BGR이 27일(현지시간) 보도했다. 이는 완전 충전에 최소 30분이 걸리는 현재 전기차 배터리와 비교하면 놀랄만한 속도다. 해당 연구 결과는 이번 달 과학 학술지 '줄'(Joule)에 소개됐다. 지금까지 리튬 이온 배터리는 가볍고 안정적이며 에너지 효율적이기 때문에 전기차와 스마트폰 전력 공급에 사용됐다. 하지만, 충전에 오랜 시간이 걸릴 뿐 아니라 급증하는 전류를 처리할 수 있는 용량이 부족했다. 현재 전기차 급속 충전기는 30분 안에 전기차 충전이 가능하지만, 주택에 흔히 볼 수 있는 '레벨 1 충전기'는 40시간 이상 걸리는 것으로 알려졌다. 연구진들은 터치스크린과 태양광 패널에 자주 사용되는 '인듐'이라는 금속으로 배터리 양극을 만들어 전기를 더 빠르게 충전하고 저장할 수 있는 배터리를 만들었다. 양극은 배터리에 전기를 전달하는 역할을 하는데, 인듐은 전기가 잘 통하면서도 빛이 잘 통과하는 특성을 가지고 있어 해당 소재로 배터리를 만들었을 때 충전 속도가 높아진다. 또, 이 리튬 배터리는 반복 충전에도 배터리 성능 저하를 최소화해 배터리 수명이 연장된다고 연구진은 설명했다. 물론 단점도 있다. 인듐 양극은 리튬보다 무겁다. 하지만, 연구자들은 생성AI 도구를 사용해 동일한 특성을 가지지만 더 가벼운 다른 금속을 추가로 찾을 수 있다고 설명했다. 린든 아처 코넬대 공과대학 학장이자 공과대 교수는 이 기술에 대해 "주행 거리 불안을 해결할 수 있다”며, “전기차 배터리를 5분 안에 충전할 수 있다면 장거리를 위해 큰 배터리가 필요하지 않다"고 밝혔다. IT매체 BGR은 이 배터리가 성공할 경우 긴 배터리 충전 시간이 필요치 않기 때문에 배터리를자주 충전할 수 있어 전기차 제조사가 전기차에 주행거리 482km 미만인 더 작은 배터리를 장착해 전기차 가격을 내릴 수 있다고 평했다. 물론 소비자들이 한 번에 큰 용량의 배터리를 더 오랜 시간 충전하는 것을 선호할 지 작은 배터리를 그때 그때 충전하는 방식을 원할 지는 좀 더 지켜봐야 할 것으로 보인다.

2024.01.29 11:10이정현

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