국내연구진, 차세대 반도체 물질 난제 풀었다

금속-반도체 수평 접촉 형성 방법 개발
2차원 반도체 물질 접촉저항 문제 해결

연구장비. 한국기초과학지원연구원 제공

[충청투데이 박현석 기자] 국내 연구진이 기술 전자 소자, 광전자 소자, 양자 기술 등 2차원 반도체 물질 연구 분야 난제를 풀었다.

22일 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 정희석 박사 연구팀, 센트럴 플로리다대학교 재료공학과 및 나노테크놀로지 센터 정연웅 교수팀과의 공동연구를 통해 2차원 반도체 물질 간 상변화를 통해 금속-반도체 수평 접촉을 형성하는 방법을 개발해 2차원 반도체 물질의 접촉저항 문제를 해결했다고 밝혔다.

2차원 물질인 전이금속디칼코젠(TMD)는 고유의 우수한 전기·물리·화학 특성으로 기존 실리콘 소자의 한계를 극복할 수 있는 차세대 물질로 주목받았다.

2차원 반도체 물질과 3차원 금속전극의 높은 접촉저항 문제는 실제 반도체 소자 상용화에 한계점으로 여겼었다.

연구진은 2차원 TMD 물질인 백금(Pt), 셀레늄(Se2) 그리고 백금 텔루륨(Te2)으로 구성된 PtSe2와 PtTe2 간의 상변화를 통한 화학기상증착법을 이용하여 대면적 금속-반도체-금속 구조의 2차원 반도체 소자 제작에 성공했다.

화학기상증착법은 반도체 제조 공정 중 한 단계로 화학 물질을 열, 플라즈마를 이용해 기체 상태로 변화해 웨이퍼 표면에 필요한 반도체, 금속 등을 증착하는 방법이다.

이번 연구를 통해 기존 금속전극과의 3차원 접촉으로 이루어진 반도체 소자보다 훨씬 낮은 접촉저항을 보이고, 작동효율도 대폭 향상된 반도체 소자 특성을 갖는 것을 확인했다.

전문가들은 현재까지 극복하기 어려웠던 접촉저항 문제를 해결할 수 있는 실마리를 제공할 것으로 기대했다.

서울대학교, 동아대학교, 미국 텍사스오스틴대학교, 스웨덴 린네대학교 간 국제공동연구 수행을 통해 얻어진 이번 연구성과는 나노분야의 저명 학술지인 나노 레터 誌에 2월 14일자로 출판 되었으며, 연구성과의 우수성을 인정받아 학술지의 추가 커버 이미지로도 선정됐다.

박현석 기자 [e-mail]