청주대, 물리적 트랜지스터 기술 세계 최초 개발

청주대학교(총장 김병기) 오데라사 교수가 절연물질에서도 전기가 흘러 스위치가 동작하는 반도체 센서 기술을 세계 최초로 개발, 관심이 모아지고 있다.

청주대 반도체공학과 오 데레사(여·47)교수는 최근 극미량의 유해가스를 선택적으로 검출하는데 필요한 센서의 물리적인 전기적 한계를 해결한 트랜지스터를 개발했다고 4일 밝혔다.

반도체 센서는 생체감지물질과 신호변환기로 구성돼 있다.

그동안 생체감지 물질에 대한 연구는 많이 있었지만 신호변환기 부분은 기초단계에 그쳤다.

스위치 기능의 전기신호로 변환하기 위해서는 트랜지스터의 이동도가 높아야 하고 센서의 감도를 높이기 위해서는 ‘~nA’의 미세전류를 감지할 수 있어야 하기 때문이다.

절연체에서도 전류가 흐르는 트랜지스터는 ~pA전류를 감지할 수 있으며 양방향성 특성이 신경망에서 뉴런의 동작 모습과 유사하다.

양자터널링 퀀텀점프 트랜지스터는 절연체에서도 전류가 흐르는 독특한 특징 때문에 고감도 센서를 위한 신경망회로에서 뉴런을 닮은 회로설계를 가능하게 할 수 있어 주목을 받고 있다.

공기 중에 존재하는 병원균은 극미량(10~2000ppb)만 존재해도 면역력이 약한 사람에게는 치명적일 수 있다.

이에 따라 메르스, 결핵균 등을 감지하기 위한 고감도 센서에 대한 과학계의 관심이 증폭되고 있다.

그러나 현재까지 극미량의 유해가스를 선택적으로 검출하는데 센서의 물리적 전기적인 한계가 있었다.

즉, 트랜지스터 크기를 작게 설계할수록 비안정성이 증가하는 등의 문제가 발생했기 때문이다.

오 교수는 퀀텀 점프가 일어나는 트랜지스터가 △양방향성의 특징을 갖고 있는 점 △절연체에서도 전기가 흐르는 점 △이동도가 높을수록 안정성이 증가점 등을 발견했다.

 오 교수는 이 점을 이용해 ‘방막 트랜지스터 및 그 제조방법’등 3가지 특허출원과 함께 국내·외 학술지에 이 같은 내용을 골자로 한 논문을 발표했다.

오 교수는 “이 반도체센서 원천기술은 센서와 투명 디스플레이 등 여러 분야에서 다양하게 응용해 사용할 수 있다”고 말했다.