[1일IT템] 스스로 결함 메꾸는 반도체물질 만들었다
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국내 연구진이 스스로 결함을 메꿔 전류흐름을 월활하게 만드는 반도체 물질을 개발했다.
이 반도체 물질과 설계 기술은 수율, 수명 그리고 동작 특성 등을 획기적으로 개선할 수 있어 향후 과학 기술과 산업적 응용 가치가 높을 것으로 예상된다.
차승남 교수는 "새로 개발한 반도체 물질은 자가치유 특성과 매우 얇은 두께를 지녀 높은 광 투과성과 반복되는 기계적 변형에도 잘 견디는 유연한 특성을 가지고 있어 차세대 유연·투명 소자의 핵심 물질로 활용될 것"이라고 말했다.
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트렌지스터 부품 중 전자이동도 세계 최고 기록
성균관대 차승남 교수는 원자두께의 평면 형태로 이뤄진 이황화 몰리브덴 기반 트렌지스터 부품을 만들어 성능을 크게 개선했다고 27일 밝혔다. 이 물질은 기존의 금속 대신 황화구리가 들어가 황 원자가 빠진 자리를 메워준다.
연구진이 이 물질로 만든 트랜지스터 부품을 테스트한 결과, 후면 게이트 구조에서 현재까지 보고된 가장 높은 전자이동도(~100㎠Vs)를 달성했다. 또한 소자의 높은 전자이동도 및 ON/OFF 비율 (>1억), 낮은 암전류(~10의 마이너스 13승) 특성을 활용한 광센서 응용에서 광 민감도를 획기적으로 높였다.
차승남 교수는 "새로 개발한 반도체 물질은 자가치유 특성과 매우 얇은 두께를 지녀 높은 광 투과성과 반복되는 기계적 변형에도 잘 견디는 유연한 특성을 가지고 있어 차세대 유연·투명 소자의 핵심 물질로 활용될 것"이라고 말했다.
특히 전극과 2차원 반도체가 만나는 경계면의 결함과 변칙성때문에 전자이동이 어려워 소자 특성이 크게 떨어질 수 있다.
연구진은 2차원 반도체 소재 결함의 자가치유 성능을 지니는 전극-반도체 소재 시스템을 주목했다.
2차원 이황화 몰리브덴은 대부분 황 원자가 빠져 문제가 발생한다. 황화구리 전극은 소재 안에 남아있는 황 원자를 2차원 이황화 몰리브덴 속에 빠진 황 원자 자리를 채워 결함을 치유한다. 이 결함의 치유는 2차원 반도체 소재 내의 전하 이동을 원활하게 해 소자 특성을 향상시킨다.
이번 성과는 차승남 교수팀이 한국화학연구원 장승훈 박사, 국민대 홍승현 교수와의 공동연구를 통해 소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 표지 논문으로 발표됐다.
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