1나노미터 이하의 나노통로에서 원자 하나가 이동하는 경로를 추적해 물질전달 특성을 분석한 모습. 울산대학교 제공울산대학교는 기계공학부 김보흥 교수 연구팀이 1나노미터(㎚) 이하의 초미세 공간에서 분자가 이동하는 원리를 규명했다고 10일 밝혔다.
이번 연구는 차세대 반도체의 세정·식각·증착 등 초미세 공정 조건을 설계하는 데 유용하게 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.
연구 결과는 나노과학 분야의 세계적 국제학술지인 '스몰(Small)'에 우수성을 인정받아 표지논문으로 선정됐다.
반도체 공정이 미세해지면 기존 유체역학만으로는 분자의 초미세 움직임을 정확히 설명하기 어렵다.
이와 관련해 김보흥 교수 연구팀은 시뮬레이션을 통해 일반 유체에서 중요한 '점성'보다 벽면과의 '분자마찰'이 초미세 물질 이동의 핵심 요인임을 밝혀냈다.
게다가 통계역학적 분석을 통해 개별 분자의 움직임으로부터 장시간 물질전달 특성을 정량적으로 예측하는 새로운 해석 틀을 마련했다.
사진 왼쪽부터 울산대 Jaber Al Hossain 박사과정생, 김보흥 교수. 울산대학교 제공김보흥 교수는 "이번 연구는 분자와 표면 사이의 마찰을 바탕으로 초미세 공간의 물질전달을 예측할 수 있는 새로운 해석 틀을 마련했다는 데 의미가 있다"고 설명했다.
이어 "이러한 원천 이론이 반도체 제조·공정 기술과 접목되면 차세대 초미세 공정의 설계 정확도를 높이고 연구개발에 필요한 시간과 비용을 줄이는 데 기여할 것으로 기대한다"고 덧붙였다.
이번 연구는 울산대 김보흥 교수가 교신저자를 맡고 기계자동차공학부 Jaber Al Hossain 박사과정생이 제1저자로 참여다.
미국 테네시대 채터누가캠퍼스와 인도공과대학교 카라그푸르 연구진이 공동으로 수행했다.
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