원자층 반도체 초고속 소자의 원인을 해결하다!

반도체 채널 내 불순물이 전하의 이동을 방해해 초고속 소자로의 개발이 더딘 가운데 전하의 진로를 방해하지 않도록 불순물을 공간적으로 분리할 수 있는 도핑기술이 선보였다. 

원자층 반도체는 원자 한 층 두께로 얇고 전기적 성질이 우수하여 투명하고 유연한 소자 등에 쓰일 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 

 
KU-KIST융합대학원 이철호 교수 연구팀(이동훈 박사 등, KU-KIST 융합대학원 & 공과대학 융합에너지공학과)과 공동연구팀(경희대 김영덕 교수, 울산과학기술원 정후영 교수 등)이 원자층 반도체, 이황화 몰리브덴의 전하이동도를 향상시킬 수 있는 원거리 도핑기술을 개발했다. 

반도체에 전자 등을 추가로 주입하는 도핑과정을 거치면 반도체의 특성을 바꾸거나 새로운 특성을 부여할 수 있다. 다만, 이 과정에서 불순물이나 결함 등이 생겨나는데 특히 얇은 원자층 반도체의 경우 잔류하는 불순물에 전하가 충돌하면서 전하의 이동이 느려지는 것이 문제였다. 

 
이에 연구팀은 서로 다른 3개의 원자층 반도체를 적층하고 전하가 이들 층간을 이동하도록 함으로써 물질 내부 또는 표면에 자리한 불순물과 충돌을 줄일 수 있는 구조를 설계했다. 전하이동이 실제 이렇게 만들어진 이종접합 소자는 기존 소자보다 전하이동도가 18배 향상됐다.