실리콘 표면 '나노선 구조' 형성 메커니즘 규명

국내 연구진이 실리콘 표면에 '원자계단'들이 자발적으로 모여 '나노선 구조'를 형성하는 메커니즘을 규명했다.

광주과학기술원은 신소재공학과 노도영 교수팀이 이같은 메커니즘을 규명해 학계의 주목을 받고 있다고 4일 밝혔다. 이번 연구 성과는 물리학계의 대표적인 국제저널 '피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters)'지 인터넷판에 지난 4월 17일 게재됐다.

연구팀 관계자는 "이번 연구는 실리콘 단결정 표면의 원자계단을 조작하면 나노미터 크기의 구조를 제작할 수 있다는 발상에서 시작됐다"며 "특히 고온에서 원자계단들이 서로 뭉쳐 나노미터 크기의 나노선 구조를 이루는 현상을 물리적으로 설명하고자 했다"고 밝혔다.

노 교수팀에 따르면 연구진은 실리콘 표면에 존재하는 원자계단들이 고온에서 자발적으로 모여 일차원 구조를 형성해가는 과정을 실시간으로 관찰하고 이를 설명하는 새로운 물리적 모델을 수립했다.

노 교수팀 관계자는 "원자계단들이 균일하게 분포돼 있는 고온 상태의 경사진 실리콘 표면을 섭씨 800도 이하의 온도로 낮추면 원자계단들이 자발적으로 모여 주기적인 나노선을 형성하는 과정을 실시간으로 관측했다"고 밝혔다.

이 관계자는 이어서 "이번 연구성과는 활용 범위가 넓은 '나노 템플레이트(Template)'를 구성하는 핵심 기술 개발인 동시에 기초과학 측면에서 원자계단들이 서로 뭉치는 현상을 규명했다는 데 의미가 있다"고 설명했다.

노 교수는 "이번 연구는 여러 성장온도에서 일어나는 과정을 통합적으로 설명할 수 있고, 원자 및 분자들의 실시간 움직임을 관찰해 동역학적 현상을 규명하는 시발점이 될 수 있다는 점에서 중요하다"고 언급했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr