경북대 김대현 교수팀, 극저온 환경서 세계 최고 수준 반도체 전자소자 개발

[아이뉴스24 이창재 기자] 경북대학교 전자공학부 김대현 교수 연구팀이 극저온 환경에서 세계 최고 수준의 성능을 갖춘 고전자 이동도 트랜지스터(HEMTs) 반도체 전자소자를 개발했다.

18일 경북대에 따르면 이번 성과는 최근 일본 교토에서 열린 세계 3대 반도체 학회 중 하나인 VLSI 심포지엄에서 공개되며 국제적 주목을 받았다.

학회장에 나란히 선 경북대 김대현 교수와 손승우 박사 과정생이 포즈를 취하고 있다 [사진=경북대학교]

김 교수팀이 개발한 인듐갈륨비소 물질 기반의 전자소자는 섭씨 영하 269도에 해당하는 4K 극저온 환경에서 동작하며, 차단 주파수(fT)가 813GHz, 최대 공진 주파수(fmax)는 807GHz로 측정됐다. 이는 기존 최고 기록인 fT 662GHz, fmax 653GHz를 훨씬 상회하는 수준이다. 극저온 환경에서 두 지표 모두 800GHz를 초과한 것은 이번이 세계 최초다.

연구팀은 성능 향상뿐 아니라 그간 과대 해석돼 왔던 전자소자의 기생 저항 성분인 소스 저항에 대해 정밀한 물리적 해석을 병행해, 전자소자의 동작 원리를 새롭게 규명했다. 이를 통해 극저온에서의 소자 특성 분석에 새로운 기준을 제시하며, 차세대 반도체 설계에 실질적인 방향성을 부여했다.

경북대 김대현 교수 [사진=경북대학교]

김대현 교수는 “이번 연구는 극저온 환경에서 동작하는 전자소자의 정확한 해석을 가능하게 함으로써 양자컴퓨팅 시스템의 진보에 중대한 기여를 할 것”이라며 “차세대 양자컴퓨팅 기술 개발을 가속화하는 기반이 되기를 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 김 교수와 박사과정 손승우 학생, 국내 양자컴퓨팅 기업 큐에스아이, 스웨덴의 글로벌 저잡음 증폭기 전문기업 LNF와의 공동연구를 통해 진행됐다.

또한 삼성미래기술육성사업, 과학기술정보통신부의 차세대화합물반도체핵심기술개발사업, 산업통상자원부의 국제공동기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

/대구=이창재 기자(lcj123@inews24.com)