교육과학기술부(장관 이주호)와 포스텍 포항가속기연구소(PAL, 소장 이문호)는 PAL 황찬국 박사팀이 포항방사광가속기의 극자외선을 이용, 집적도 높은 반도체 생산이 가능한 '펜타센 나노패턴' 기술을 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

연구진은 펜타센 분자가 극자외선에 의해 상호결합이 일어난다는 사실을 확인하고 이를 이용해 나노미터(㎚ㆍ10억분의 1ｍ) 크기에서 높이와 폭의 조절이 가능한 30㎚ 분자 패터닝에 성공했다.

펜타센(Pentacene)은 다섯 개의 벤젠 분자가 붙어 있는 방향족 고리 화합물로, 전하의 높은 이동도 때문에 유기 반도체용 소재로 각광받고 있다. 또 실리콘 산화막 위에서 결정성을 갖고 성장하며, 나노미터에서 마이크로미터까지 분자막의 두께를 한 층씩 조절할 수 있다.

현재 반도체 미세 패턴 제작 공정에는 주로 폴리머, 화학적 자기조립법을 이용한 분자막이 주로 사용되고 있다. 하지만 이들은 열적 안정성이 떨어지고 분자막 자체의 불순물이나 화학적 현상 과정에서 생기는 잔류물로 인해 전기적 오류를 일으키는 경우가 많다.

교육과학기술부 관계자는 "이번에 개발된 펜타센 나노패턴 기술은 진공상태에서 성장된 펜타센 분자막을 사용함으로써 깨끗하고 안정성이 클 뿐만 아니라, 패턴 제작 과정에서 잔류물이 거의 없어 친환경적이라 할 수 있다"고 설명했다. 또한 "미세패턴의 폭, 너비 조절이 가능해 이를 잘 활용하면 10nm까지 제작할 수 있어 집적도 높은 반도체 생산이 가능하게 된다"고 덧붙였다.

이번 연구는 반도체 분야의 실질적 적용을 가능하게 함으로써 향후 메모리, 태양전지, 광학장치, 센서 등 각종 디바이스의 집적도 및 효율을 높이는데 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

교육과학기술부와 포스텍이 1994년 공동 건립한 포항가속기연구소는 생명공학, 신약개발, 나노연구 등 선도적 연구 분야의 핵심 국가공동 연구시설로 활용되고 있다.

이번 연구성과는 미국 화학회에서 발행하는 나노 분야의 세계적인 권위지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)' 9월호에 게재된다.