경상국립대학교는 박준홍 공과대학 나노·신소재융합공학과 교수 연구팀이 충남대 김의태 교수 연구팀과 공동으로 2차원 반도체 소자 성능과 수명을 획기적으로 향상시키는 신기술을 개발했다고 6일 밝혔다.
반도체 표면에 형성된 채널은 전하가 이동하는 통로로, 반도체 소자 성능을 결정하는 매우 중요한 요소다.
외부 화학적 환경에 의해 그 특성이 직접 영향을 받기 때문에 표면 제어 기술이 핵심적이다.
특히 소자가 발전하면서 반도체 채널 두께가 원자 단위 수준으로 얇아져 표면 제어 중요도는 높아지는 추세다.
국내 연구진은 2차원 반도체 소재인 전이금속 칼코겐 화합물은 3차원 반도체 소재와 반데르발스 적층 기술이 가능하다는 점을 이용했다.
계면에 화학적인 불안정·불균질 원자 간 결합 없이 비정질 탄화수소 박막을 적층해 0.3nm 반데르발스 갭을 형성, 외부 화학적 환경에 의한 결함 발생을 원천 차단하는데 성공한 것이다.
반데르발스 패시베이션(보호막 적층) 기술을 적용한 결과 2차원 반도체 소자 전하 이동도가 50% 이상 향상된 것은 물론 소자의 수명과 화학적 내구성도 크게 증가했다.
이번 연구를 주도한 박준홍 교수는 “실리콘 기술의 한계에 도달하고 있는 반도체 소자에 반데르발스 적층 기술 활용으로 2차원 소재의 응용 가능성을 크게 넓히는데 기반이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구 사업과 기초연구실 사업 지원으로 수행했다.
제1저자인 석사 과정 이도현씨를 포함해 15명의 반도체 소재·소자 분야 전문가가 참여했다.
연구결과는 재료 분야 저명 학술지인 ‘스몰(Small)’에 지난 4일 발표됐다.