차세대 반도체 소자인 ‘이황화몰리브덴’에서 기존의 이론을 깨는 새로운 균열현상이 발견됐다.
기초과학연구원(이하 IBS)은 18일 이영희 나노구조물리연구단장 연구진이 나노미터 크기의 원자 단위에서 연속체 이론을 벗어난 균열 정보를 확보하는 데 성공했다고 밝혔다.
물질의 균열은 연성 균열과 취성 균열로 나뉜다. 플라스틱 등 연성 균열물질은 힘을 가하면 수㎛ 이상 늘어나다 균열이 생기고, 세라믹 등 취성 균열물질은 늘어나지 않고 바로 균열이 생긴다.
이런 균열은 지난 반세기 동안 ‘연속체 이론’과 밀도, 경도 등 물리적 요소로 설명할 수 있었다. 하지만 최근 소재 연구가 나노미터 영역으로 확대되며 연속체 이론만으로 균열 현상을 설명하기 어려운 균열이 등장했다. 나노 소재와 벌크 소재가 같은 원자로 구성됐지만, 물리적 성질은 완전히 다르기 때문이다. 연구진은 투과전자현미경을 이용해 2차원 이황화몰리브덴에 힘을 가하면 전위(dislocation)가 생기며 균열한다는 것을 관측했다. 벌크 이황화몰리브덴이 힘을 가하면 늘어나지 않고 취성 균열하는 것과 대조적인 결과가 나온 것이다.
이 같은 현상은 기존 균열로 단정할 수 없는 중간적 현상으로 연속체 이론으로 설명할 수 없다.
이영희 단장은 “2차원 물질의 균열 현상은 기존 3차원 물질의 균열과 근본적으로 달라 기존의 연속체 이론 수정이 불가피하다”며 “이런 현상을 설명할 새로운 이론을 정립하기 위한 후속연구를 진행 중이다”고 말했다. 정재훈 기자 jjh119@cctoday.co.kr