[디지털머니=차연준 기자] 일본 대학 연구팀이 다이아몬드를 사용해 전력을 제어하고 변환하는 새로운 파워 디바이스(전력 반도체 소자)를 개발했다.

일본 사가대학교는 20일 공식채널을 통해 이 대학 이공학부 카스 마코토(60) 교수 등 연구팀이 다이아몬드 반도체를 응용한 파워 디바이스를 선보였다고 발표했다. 파워 디바이스는 전력 장치용 반도체의 일종으로 컴퓨터나 통신장비, 전기차, 우주선 등의 고정밀 전력 변환 및 제어에 필수적인 소자다.

다이아몬드 반도체는 실리콘제 등 기존 반도체에 비해 전력제어 등 성능이나 내구성이 뛰어난 것으로 알려졌다. 초고열 전도성과 전기 충전 이동성, 강도, 초광대역 밴드갭 등 특성을 가진 다이아몬드는 고성능 전자 및 광자 재료로 활용될 수 있다. 특히 밴드갭이 넓으면 고출력 또는 고주파 장치나 반도체 장비 개발이 가능하다.

이런 장점 때문에 20여 년 전부터 전 세계에서 다이아몬드 반도체 연구가 진행돼 왔다. 비용이 비싸고 이론상 전류치가 낮으며 수명이 실리콘 대비 짧은 점이 단점으로 지적됐다. 다만 이번에 개발된 반도체는 이런 점을 모두 개선했다는 게 연구팀 설명이다.

연구팀은 사파이어 위에 인공 다이아몬드 결정을 결합, 순도는 높으면서 기존 다이아몬드 반도체 대비 큰 웨이퍼를 개발했다. 연구팀은 이 웨이퍼를 이용해 중층 구조 기판을 제작, 파워 디바이스를 완성했다.

실험 결과 새 파워 디바이스는 기존 대비 약 20배에 달하는 전력을 출력했다. 부품 열화에 강한 사실도 관찰됐다. 이번 연구 결과는 국제저널 어플라이드 피직스 익스프레스 20일자에도 소개됐다.

다이아몬드 반도체는 차세대 통신장비나 현재 국제적으로 경쟁이 치열한 전기차 시스템에 널리 활용될 것으로 연구팀은 내다봤다. 카스 마코토 교수는 “다이아몬드를 연마하는 데 드는 비용이 현재로서는 해결 과제”라면서도 “고성능 전자 시스템을 요구하는 전기차나 우주왕복선 등 차세대 산업에서 각광 받을 것”이라고 기대했다.

디지털머니 차연준 기자 yj@naver.com 차연준 기자의 기사 더보기

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