2차원 반도체의 원자층을 원하는 방식으로 바꿔 반도체 소자를 만드는 기술이 나왔습니다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 반데르발스 양자 물질 연구단 조문호 단장(POSTECH 석학 교수) 연구팀이 2차원 반도체를 구성하는 원자를 선택적으로 치환해 하나의 박막 안에 반도체, 절연체, 준금속 영역을 원하는 층과 위치에 구현하는 모듈형 트랜지스터 제작 기술을 개발했다고 16일 전했습니다.
이번 연구는 과기정통부의 IBS 기초과학연구단 지원 사업으로 수행됐고, 연구 결과는 세계적 학술지 사이언스(Science)에 이날 오전 3시(KST) 게재됐습니다.
연구팀은 다층 이셀레늄화텅스텐(WSe₂) 박막에서 셀레늄 원자를 산소(O), 황(S), 텔루륨(Te)으로 선택적으로 바꿔 산화텅스텐(WOₓ), 이황화텅스텐(WS₂), 이텔루륨화텅스텐(WTe₂)으로 변환했습니다. 반응 온도와 기체 압력을 조절해 약 0.7나노미터(nm) 두께의 원자층 단위 변환도 구현했습니다.
이 방식으로 연구진은 하나의 박막에 반도체, 절연막, 준금속 접합층을 함께 갖춘 모듈형 트랜지스터를 만들었습니다. 준금속 접합층을 적용한 뒤 금속 전극에서 반도체로 전하가 이동할 때 필요한 에너지 장벽은 35.5밀리전자볼트(meV)까지 낮아졌고, 전류를 10배로 바꾸는 데 필요한 게이트 전압 변화량은 61.3밀리볼트로 나타났습니다. 켜진 상태와 꺼진 상태의 전류 비율은 1000만 배 이상이었습니다.
연구진은 p형과 n형 트랜지스터를 수직으로 쌓은 상보형 인버터도 제작했습니다. 이 인버터는 1볼트(V)의 낮은 전압에서도 신호를 반전시켰고, 산화텅스텐 절연막의 등가산화막두께(EOT)는 1나노미터 미만으로 확인됐습니다. 조문호 단장은 이번 연구가 원자 단위 물질 조작을 반도체 기술에 접목한 사례라고 설명했고, 김성수 과기정통부 연구개발정책실장은 기초과학 연구가 반도체 난제를 해결한 혁신 사례라고 평가했습니다.
출처 : 해당 기관 보도자료
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