전북대 연구팀, 반도체 성능 100배 이상 끌어올린 원천기술 개발
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차세대 반도체 개발에 걸림돌로 지목된 이차원 반도체 소재와 금속 전극 간의 높은 저항을 극복해 성능을 100배 이상 향상시킬 수 있는 원천 기술이 개발됐다.
전북대학교는 공대 김태완 교수(전기공학과·사진) 연구팀이 영남대, 한국표준과학연구원과 공동연구 끝에 차세대 반도체 핵심소재인 이차원 소재를 웨이퍼 크기의 대면적·고균일로 제작해 이를 이용한 고성능의 차세대 반도체 소자를 개발했다고 12일 밝혔다.
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차세대 반도체 개발에 걸림돌로 지목된 이차원 반도체 소재와 금속 전극 간의 높은 저항을 극복해 성능을 100배 이상 향상시킬 수 있는 원천 기술이 개발됐다.
전북대학교는 공대 김태완 교수(전기공학과·사진) 연구팀이 영남대, 한국표준과학연구원과 공동연구 끝에 차세대 반도체 핵심소재인 이차원 소재를 웨이퍼 크기의 대면적·고균일로 제작해 이를 이용한 고성능의 차세대 반도체 소자를 개발했다고 12일 밝혔다.
이 소자는 이차원 구조의 전이 금속인 ‘전이금속 디칼코드나이드(dichalcogenide)계 소재’를 이용했다. 유기금속 화학 기상 증착장비로 반도체 집적회로 기판인 웨이퍼에 대면적·고균일로 증착하고, 상 변환(Phase transition)이 되는 기술 개발을 통해 차세대 반도체를 제작했다.
연구팀은 상이 다른 두 물질의 접합구조인 다형성(Polymorphic) 구조를 새롭게 도입해 이차원 반도체와 금속 전극간의 완벽한 오믹접촉(Ohmic contact)을 형성시키고 그 저항을 최소화해 전계효과 정공 이동도를 약 1139㎠/V·s 달성했다고 밝혔다. 이는 기존에 보고된 이차원 소재 반도체 성능보다 100배 빠른 전계효과 캐리어 이동도다.
김 교수는 “이번에 개발한 소자는 저항성이 매우 낮고 손쉽게 제작할 수 있어 차세대 반도체 개발에 좋은 원천기술이 될 것”이라며 “특히 차세대 디스플레이 분야에서 낮은 전력으로도 고성능을 낼 수 있는 구동 소자의 상용화를 획기적으로 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행했으며, 그 결과는 지난달 미국화학회에서 발행하는 세계적 나노과학·기술 분야 학술지 ‘ACS 나노(ACS NANO)’에 게재됐다.
전주=김동욱 기자 kdw7636@segye.com
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