[대구/이영준 기자] 경북대 전자공학부 김대현 교수팀이 극저온(4K) 환경에서 세계 최고 수준의 저전력․저잡음, 주파수 특성을 갖는 인듐갈륨비소 물질 기반의 고전자 이동도 트랜지스터 (High-Electron-Mobility Transistors, HEMTs) 반도체 전자소자를 개발했다.

연구 결과는 20일(미국 현지시간) 미국 하와이주 호놀룰루 열린 ‘VLSI 심포지엄(SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY & CIRCUITS)’에서 공개됐다. VLSI 학회는 세계 3대 반도체 학회 중 하나로, 매년 미국과 일본에서 번갈아가며 심포지엄을 개최하고 있다.

경북대 김대현 교수와 유지훈 박사과정생이 국내 중견기업인 큐에스아이와 공동 연구를 통해 개발한 반도체 전자소자는 극저온 환경인 4K온도에서 동작 속도를 결정하는 차단 주파수(fT)가 662GHz, 동작 주파수 대역을 결정하는 최대 공진 주파수(fmax)가 653GHz로 나타났다. 이는 기존 발표된 차단 주파수(fT) 601GHz와 최대 공진 주파수(fmax)가 593GHz을 뛰어넘는 성과로, 현재까지 발표된 극저온 반도체 소자들 중에서 가장 높은 주파수 특성을 가진다.

특히 이번에 개발한 전자소자는 우수한 저전력․저잡음 특성을 가지며, 동시에 반도체 소자에서 전류를 발생시키기 위한 게이트 전압인 문턱전압(Threshold Voltage)이 양의 값을 갖추고 있어 양자 컴퓨팅(Quantum Computing) 시스템에서 핵심 반도체 소자 부품으로 활용될 것으로 기대된다.

연구책임자 김대현 교수는 “양자 컴퓨팅 시스템이 고도화됨에 따라 극저온 환경을 유지하기 위한 개별 극저온 저잡음 증폭기의 전력 소모량이 중요해 질 것으로 전망된다. 이번 연구 결과로 초고성능 차세대 양자 컴퓨터 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.