KAIST, 인듐 셀레나이드로 트랜지스터 설계
꺼짐/켜짐 상태 차이가 10억배 이상
[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 이가영 교수팀이 실리콘보다 성능이 뛰어난 인듐 셀레나이드(InSe) 기반의 새로운 반도체 소자를 개발했다. 기존에는 N형으로만 사용되던 인듐 셀레나이드를 N형과 P형 모두 사용할 수 있도록 만들어, 차세대 반도체 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.
2차원 층상 구조인 인듐 셀레나이드는 N형 반도체로만 사용돼 왔다. 이는 P형 반도체 및 상보적 회로 구현에 필요한 양(P) 전하를 띄는 정공을 유도하기 어렵다는 문제 때문이다.
연구진은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선함으로써, 전자와 정공이 선택적으로 흐를 수 있는 양극성 특성을 구현하는 데 성공했다.
이 기술로 양극성 다기능 트랜지스터를 만들어 테스트한 결과, N형과 P형 모두 10억 이상의 꺼짐/켜짐 비를 기록했다. 즉 켜짐 상태와 꺼짐 상태의 차이가 10억배 이상이라는 의미다.
실리콘 반도체 소자의 경우 일반적으로 1억 이하 꺼짐/켜짐 비의 단극성 구동을 띄며, N형과 P형 구동이 동시에 가능한 양극성 2차원 반도체의 경우도 N형과 P형 꺼짐/켜짐 비가 동시에 1억 이상인 경우는 없었다. 즉 실리콘 반도체 소자보다 훨씬 더 명확하게 상태를 구분한다.
이가영 교수는 "다기능 소자들은 일반적으로 복잡한 공정 과정과 구조를 요구해 제작과 집적에 어려움이 있으나, 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 설명했다.
또한 "이번에 개발한 반도체 소자는 인듐 셀레나이드를 기반으로 한 P형 응용 가능성을 새롭게 밝혔으며, 궁극적으로는 상호보완적인 다기능 시스템으로서의 활용 가능성을 보여준다"고 덧붙였다.
한편, 이번에 개발한 반도체 소자는 KAIST 전기및전자공학부 김민수 석박통합과정, 염동주 석사과정, 석용욱 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했으며, 이 성과를 나노 물리 분야 저명 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 발표했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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