손상된 기능 스스로 치유하는 '초박막 반도체' 개발

차승남 성균관대 교수 연구팀, 2차원 이황화 몰리브덴 기반 전자 소자 제작 성공

[아시아경제 김봉수 기자] 한국 연구진이 손상된 기능을 스스로 치유하는 초박막 반도체 소자를 개발했다.

한국연구재단은 차승남 성균관대 교수 연구팀이 한국화학연구원, 국민대 연구팀과 함께 기존 금속전극 대신 2차원 황화구리 전극을 새롭게 제안해 자가치유 특성을 갖는 2차원 이황화 몰리브덴 기반 전자 소자를 제작하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

2차원 반도체 소재는 유연성과 투명성으로 차세대 반도체 소재로 주목받는다. 다만 원자층 수준으로 두께가 얇아 반도체 소자 제작 공정에서 손상되기 쉽다. 전극과 2차원 반도체 계면 결함으로 전자가 효과적으로 이동하기 어려워 소자 특성이 크게 저하되기도 한다.

연구팀은 2차원 반도체 소재 결함의 자가치유 성능을 지니는 전극-반도체 소재 시스템을 개발했다. 2차원 이황화 몰리브덴의 결함은 대부분 황 원자의 결핍으로 생기는데, 황화구리 전극은 소재 내 존재하는 잉여 황 원자를 2차원 이황화 몰리브덴의 황 원자 결핍 부위에 공급해 결함을 치유하는 방식이다. 이같은 결함 치유는 2차원 반도체 소재 내 전하 이동을 원활하게 해 소자 특성을 향상시키는 효과가 가져오는 것으로 분석됐다.

연구팀은 “자가치유 기능을 포함하는 2차원 이황화 몰리브덴 기반 트랜지스터 소자는 현재까지 보고된 가장 높은 전자 이동도를 달성했다”며 “차세대 유연, 웨어러블 기기의 핵심 소자로 활용 가능성을 높였다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 에 지난 4일 표지논문으로 온라인 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr