국내 대학의 한 연구진이 고성능 초미세 반도체의 소자를 구현하는데 어려운 과제였던 금속 물질을 실리콘 기판에 합성하는데 성공했다.
유니스트(UNIST, 울산과학기술원) 신소재공학부 권순용 교수팀은 ‘고성능 초미세 반도체’의 소자 구현에 걸림돌이던 2차원 금속 전극 물질을 4인치(inch) 직경의 실리콘 기판에 원하는 형태로 합성하는데 성공했다고 7일 밝혔다.
이번 성공으로 반도체 소자 미세화를 앞당길 것이라는 전망이 나온다.
반도체 소자는 ‘전자가 원하는 때, 특정한 위치와 방향으로 움직일 때’에 제대로 작동한다.
문제는 칩 하나에 더 많은 소자를 넣겠다고 개별 소자를 작게 만들면 전자가 원치 않는 데로 흐르는 현상인 터널링 효과가 발생한다는 거다.
이를 해결하기 위해 매우 얇은 2차원 반도체 물질을 사용하려는 논의가 있지만 이에 걸맞은 전극은 개발되지 않았다.
반도체 소자에는 금속이나 절연체도 함께 들어가는데 반도체 물질만 바꾸면 높은 ‘에너지 장벽’이 나타나 전자 이동이 어려워진다.
때문에 고성능 초미세 반도체 소자를 구현하기 위해서는 2차원 전극 물질도 새로 합성해야 한다.
권순용 교수팀은 초미세 반도체의 전극 물질로 활용할 수 있는 ‘2차원 텔루륨화 화합물(Transition Metal Ditelluride)’을 대면적으로 합성하는데 성공했다.
텔루륨화 화합물은 2차원 반도체 소자에 적용 가능한 전극 물질로 알려졌지만 텔루륨(Te) 자체가 불안정한 물질이라 화합물을 만들기 어려웠다.
연구팀은 ‘금속합금 원료에서 증발한 텔루륨 기체를 가두는 공법’을 도입해 문제를 해결했다.
