KAIST, 실리콘 한계 넘는 양극성 반도체 소자 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 실리콘 한계를 넘는 양극성 반도체 소자를 개발해 주목된다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 이가영 교수 연구팀이 나노 반도체 인듐 셀레나이드(InSe) 기반 혁신적인 양극성 다기능 트랜지스터를 개발했다고 30일 밝혔다.

인듐 셀레나이드는 N형 반도체로만 사용해왔는데, 이는 P형 반도체 및 상보적 회로 구현에 필요한 양(P) 전하를 띄는 정공(P형 트랜지스터 구현에 필요한 양 전하를 띠는 입자)을 유도하기 어렵다는 이유로 상용화의 큰 걸림돌로 작용해 왔다.

연구팀은 정공 유도를 위해 추가적인 공정이나 다른 물질을 접목하는 다양한 시도에도 해결되지 못했던 문제점을 새로운 소자 구조 설계를 통해 해결했다.

연구팀은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선함으로써 전자와 정공이 선택적으로 흐를 수 있는 양극성 특성을 구현하는 데 성공했는데, 특히 N형 및 P형 전류 꺼짐/켜짐 비가 모두 기존 대비 우수한 성능을 기록했다.

이가영 교수는 “다기능 소자들은 일반적으로 복잡한 공정 과정과 구조를 요구해 제작과 집적에 어려움이 있으나, 이번 연구에서는 간단한 부분 게이트 구조를 도입해 하나의 소자에서 다양한 기능을 구현할 수 있는 다기능 소자를 제작하는 데 성공했다”며 “이 기술은 공정 효율성을 높이고 회로 설계 유연성 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이어 “이번 연구는 인듐 셀레나이드를 기반으로 한 P형 응용 가능성을 새롭게 밝혔다"며 "궁극적으로는 상보적 다기능 시스템으로서의 활용 가능성을 보여준다”고 했다.

KAIST 전기및전자공학부 김민수 석박통합과정, 염동주 석사과정, 석용욱 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 한국기초과학지원연구원 국가연구시설장비진흥센터, 한국연구재단 우수연구사업, KAIST 도약연구(UP) 사업, 삼성전자의 지원을 받아 수행됐다.

연구 성과는 나노 물리 분야 저명 국제 학술지 ‘나노 레터스'에 지난 18일 게재됐고 표지논문으로 선정됐다.

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