[나노강국을 건설하자] 석학에게 듣는다(5 )아라카와 야스히코 도쿄대교수

　“나노 기술이 향후 유비퀴터스 시대의 밑거름이 될 것입니다”

아라카와 야스히코 도쿄대 교수는 유비퀴터스 사회 구현의 기본 요소인 초소형 반도체·센서·초고속인터넷 통신·저전력 LSI 등이 모두 나노 기술을 통해 현실화될 것이라고 강조했다.

나노 기술을 적용해 전자의 움직임을 통제하여 물성을 제어할 수 있으면 소자의 효율성을 극대화해 에너지 소모는 줄이면서 정보 처리 능력은 늘일 수 있기 때문이다. 아라카와 교수는 “이러한 기술이 나노 수준의 반도체 소자는 물론 초고속인터넷 통신 기술, 정보보안, 바이오센서 등에 광범위하게 사용될 수 있다”고 설명했다.

이러한 기술의 기초가 되는 것이 아라카와 교수가 연구하는 양자점(quantum bit )과 양자 레이저이다.

아라카와 교수는 지난 1982년 양자점을 개발하고 반도체에 이를 활용할 것을 처음 제안한 이 분야의 선구자이다. 그는 양자선과 양자점 구조의 반도체 레이저를 제안한 인물이다.


그는 양자점과 양자선 구조에서의 새로운 형태의 트랜지스터를 제안, 나노 구조의 단일 전자 소자의 태동과 고속트랜지스터(HEMT ) 개발의 원동력을 제공했다.

양자점이란 ‘반도체 역할을 하도록 만든 인공 원자’라고 할 수 있으며 이를 응용해 초미세 반도체·생체 질병진단 시약·LED 등 다양한 제품을 만들 수 있다.

기존 소자의 경우 소형화가 진행될수록 터널링 등의 누설전류가 증가하고 불균일한 소자 크기에 의해 주파수 및 에너지 등에 변화가 생긴다. 레이저 발광 다이오드의 경우에도 전자마다 에너지가 각기 달라 일부 전자만 발광에 기여하지만 양자점을 사용하면 쓰이지 않는 전자의 움직임을 통제, 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

또 소자의 크기도 나노 수준으로 크게 줄일 수 있다. 아라카와 교수는 “현재의 D램은 1만개 정도의 전자를 필요로 하지만 양자점 기술을 적용하며 단일 전자로 이루어진 메모리도 만들 수 있다”며 “이는 결국 궁극의 메모리라고 할 수 있다”고 말했다.

아라카와 교수가 꿈꾸는 나노 기술이 상용화되면 어떤 일이 가능해질까?