세종대 반도체시스템공학과 연구팀, 재료 분야 최고 권위 학술지 논문 발표

차세대 2차원 소재 형성 기술 최초 개발
"2차원 반도체의 상용화 가능성 높일 것"

세종대학교는 엄태용 반도체시스템공학과 교수 연구팀이 나노과학 및 나노기술 분야 학술지 'ACS Nano'에 논문을 발표했다고 19일 밝혔다.

세종대 반도체시스템공학과 엄태용 교수, KAIST 신소재공학과 강기범 교수, 박현빈 연구원(제1저자)[사진출처=세종대]

ACS Nano는 높은 영향력과 엄격한 동료 심사 과정을 통해 세계적 연구 결과를 소개하는 국제적 저명 학술지로 알려져 있다. 이번 연구는 강기범 카이스트 신소재공학과 교수팀과 공동으로 진행됐다.

연구팀은 고유전율을 가지는 'Bi2Se05'라는 물질로 박막을 만드는 방법을 개발했다. Bi2Se05는 그래핀과 같은 2차원 반도체 소재와 접합성이 우수해 차세대 2차원 반도체 트랜지스터에서 절연체 역할을 한다. 이런 특성에도 불구하고 반도체 산업에서 일반적으로 사용되는 물질 층위에는 전혀 형성되지 않아 추가적인 연구에 어려움이 있었다.

이에 엄 교수 연구팀은 원자층 증착(ALD)이라는 기술을 활용해 얇고 균일한 Bi2Se05 박막을 연구 개발했다. 연구팀에 따르면 이 기술은 원자를 하나씩 증착해 박막을 만드는 정교한 기술이다. 특히 증착 과정 중 반응성이 높은 중간체를 형성하는 화학 반응을 유도해, 전기적으로 우수한 특성을 가진 Bi2Se05 박막을 현재 반도체 기술에 범용적으로 사용되는 기판 위에 형성할 수 있었다고 전했다.

엄 교수 연구팀은 연구 결과를 통해 차세대 반도체 소자에서 고유전율 유전체로 Bi2Se05를 사용할 수 있는 가능성을 열었다고 평가했다. 또 해당 물질은 기존 반도체 제조 기술과 호환성이 우수해 2차원 반도체의 상용화 가능성을 높이는 중요한 기반이 될 것으로 예상된다고도 했다.

엄 교수는 "이번 공동 연구로 박막 형성 과정에서 화학 반응을 효과적으로 제어해 차세대 2차원 소재를 형성할 수 있는 기술을 최초로 개발했다"며 "이를 바탕으로 2차원 반도체 트랜지스터와 이를 이용한 모놀리식 3차원 집적 반도체 개발에 도움이 될 것"이라고 말했다.

염다연 기자 allsalt@asiae.co.kr