국내연구진, 비파괴검사 광원인 테라헤르츠파 1억배 이상 증폭 성공

[아시아경제 노미란 기자]국내 연구진이 전자파가 파장보다 작은 구멍에서 퍼지는 성질을 극복해 밀리미터 파장의 테라헤르츠파를 1나노미터 구멍에 집속(集束)하는 데 성공했다. 이번 성과는 단일분자의 검출 또는 1나노미터 리소그래피같은 테라헤르츠파 나노기술의 발판이 될 것으로 기대된다.

서울대학교 물리천문학부 김대식 교수, 전기컴퓨터공학부 박남규 교수, 미국 미네소타대학교 전기컴퓨터공학부 오상현 교수 연구팀이 수행한 이번 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈지 9월 3일자 온라인판에 게재됐고 Featured Article에 선정됐다.

테라헤르츠파는 분자간 진동주파수와 같은 주파수대에 있기 때문에 비파괴검사를 위한 광원으로 주목받고 있다. 하지만 테라헤르츠파를 응용하기 위해서는 테라헤르츠파를 좁은 영역 안에 강하게 집속해야 한다. 연구팀은 지난해 11월 수십 나노미터 크기의 갭에서 테라헤르츠파가 증폭됨을 관측하고, 증폭된 테라헤르츠파를 이용해극소량의 폭발물을 검출하는데 성공해했다.

이번 연구에서는 4인치의 웨이퍼에 대면적으로 1나노미터 갭* 배열구조가 만들어졌다. 연구팀은 갭 배열구조 내부에서 테라헤르츠파의 세기를 1억 배 이상 증폭시키는 데 성공했다. 이와 같은 테라헤르츠파의 증폭기술은 단일분자 검출이나 1나노미터 수준의 리소그래피 등을 개발하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

김 교수는 “이번 연구처럼 전기장의 집속, 증폭 등의 특성을 갖는 구조와 현상을 이용한다면, 1나노미터 리소그래피, 초고감도 센서, 초비선형 현상 등의 분야가 크게 발전할 것”이라고 설명했다.

* 테라헤르츠파 : 마이크로파와 원적외선 사이의 100GHz～10THz 대역 전자파로서 X선처럼 투과성을 가지고 있으며, 파장이 길어 투과력은 강하지만 에너지가 낮아 생체 세포에 매우 안전하며, 투과 대상물체를 손상시키지 않아 병리조직 진단이나 분자검출, 위험물 또는 마약의 탐지 등에 활용될 수 있어, 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
** 리소그래피 : 반도체 웨이퍼 표면에 빛이나 전자빔에 반응하는 감광제(photoresist)를 얇게 바르고 원하는 패턴을 올린 후 빛 등을 쬐어 사진을 찍듯 회로를 그리는 기술

노미란 기자 asiaroh@asiae.co.kr