반도체를 줄였더니, 정작 ‘입구’가 너무 컸다

고속도로를 아무리 잘 만들어도 진입로에서 막히면 차는 못 들어간다. 트랜지스터도 비슷하다. 전류가 흐르는 몸통을 줄여놓고, 거기에 전기를 넣어주는 금속 접점을 줄이지 못하면 전체 크기는 생각만큼 작아지지 않는다.

최근 연구하는 2차원 반도체는 원자 몇 층 수준으로 얇은 재료다. 얇으면 스위치를 제어하는 전기장이 내부까지 잘 영향을 미친다. 하지만 얇다는 장점만으로 좋은 소자가 완성되지는 않는다. 금속에서 반도체로 전하가 넘어오는 접점이 새로운 숙제다.

금속이 넓게 덮여 있다고 그 면적 전체에서 전류가 똑같이 들어오는 것도 아니다. 전류가 경계 부근에 몰릴 수 있다. 그렇다면 실제로 전하가 넘어가는 영역은 얼마나 길까. 이 길이를 알면 접점을 어디까지 줄일지 판단할 근거가 생긴다.

2026년 7월 Nature 논문은 비스무트 금속과 단층 이황화몰리브덴을 연결한 소자를 작동시키면서 단면을 관찰했다. 주사 터널링 현미경과 분광법으로 전자 상태의 공간적 변화를 살펴, 특정 조건에서 약 2nm의 전하 전달 길이를 얻었다. 자를 대기 어려웠던 전기의 입구를 직접 들여다본 셈이다. 원논문

이 숫자는 ‘2nm짜리 완성 트랜지스터를 양산했다’는 뜻이 아니다. 특정 재료 조합과 동작 조건에서 얻은 전달 길이다. 실제로 쓰는 접점 크기와도 같은 말이 아니다. 공장에서는 접점의 균일성, 열에 대한 안정성, 다른 공정과의 궁합까지 풀어야 한다.

새 재료 뉴스에서 나는 최고 속도만큼 접점을 본다. 좋은 능력을 가진 물건도 바깥세상과 연결되는 부분이 엉성하면 제 실력을 못 낸다. 반도체의 다음 혁신이 몸통보다 입구에서 시작될 수도 있다는 이야기다.