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고엔트로피 합금을 반도체 전극·배선 소재로 확장하는 연구
국립부경대 박지훈 교수팀과 공동연구, 5년간 총 8억 원 지원

 

최원준(신소재공학과) 교수 연구팀이 국립부경대학교 박지훈 교수 연구팀과 공동으로 교육부와 한국연구재단이 주관하는 ‘2026년도 미래도전연구지원사업’ 신규 과제에 최종 선정됐다. 이번 선정으로 연구팀은 향후 5년간 총 8억 원의 연구비를 지원받게 된다.
 

▲ (왼쪽부터) 최원준 교수(신소재공학과)와 국립부경대학교 박지훈 교수(융합소재공학부 금속공학전공)

 

선정된 과제명은 ‘구조재료에서 전자금속으로 패러다임 전환: 고엔트로피 합금 기반 극한환경 반도체용 전자금속 플랫폼 연구’다. 우주·항공, 차세대 원자력(SMR), 심해 탐사 등 300℃ 이상의 초고온이나 극저온, 고방사선에 노출되는 '극한환경'에서 작동해야 하는 차세대 반도체 시스템의 핵심 난제를 해결하는 연구다.
 

 

▲ 최원준 교수팀은 이번 연구를 통해 구조재료로만 사용되었던 High-entropy Alloy(HEA)를 반도체 소자용 전도성 소재로 도입하여 극한환경용 차세대
전자소자 설계 패러다임을 제시하는 것을 목표로 한다.  [※사진은 연구 모식도] 
 

현재 사용되는 실리콘 기반 반도체나 차세대 반도체 소자들조차 극한환경에 노출될 경우 금속 배선이 고온에서 산화되거나 열팽창 계수 차이로 인해 계면이 박리되는 등 심각한 열화 현상을 겪는다. 이는 전체 시스템의 고장으로 이어져 우주·방산 산업 등에서 기술적 병목 요인으로 지적되어 왔다.
 

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 기존에 항공우주 분야 등에서 '구조재료'로만 인식되던 ‘고엔트로피 합금(HEA)’을 반도체 소자용 ‘전자재료(전자금속)’로 확장하는 패러다임 전환을 시도한다.  여러 금속 원소를 조합해 특성을 설계하는HEA의 조성과 미세구조를 제어함으로써 극한환경에서도 안정적인 전극과 배선 구현 가능성을 검증한다.
 

이번 연구에서 최 교수팀은 분말재료 및 고온 소재 연구 경험을 살려 합금 설계·제조와 극한환경 물성 평가를 전담한다. 박 교수팀은 반도체 소자·공정 및 계면 분석 역량을 기반으로 박막 형성부터 소자 제작, 성능 검증을 수행하게 된다. 이를 통해 양 연구팀은 소재 원천 개발부터 실제 소자 적용 및 검증까지 전 주기를 아우르는 유기적인 공동연구 체계를 구축한다. 
 

최원준 교수는 “이번 연구의 핵심은 극한환경을 견디는 금속을 만드는 데서 한 걸음 더 나아가, 그 금속이 반도체 안에서 전기를 안정적으로 전달하도록 하는 것”이라며 “금속재료와 반도체의 경계에서 아직 풀리지 않은 질문에 도전하고, 학생들이 소재 설계부터 소자 검증까지 경험하며 스스로 연구 주제를 발전시킬 수 있는 연구환경을 만들어가겠다”고 소감을 밝혔다.