성대-IBS,흑린 활용 고성능 반도체 소자 구현

성균관대와 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 연구팀이 공동으로 흑린을 이용해 새로운 2차원 반도체 소재를 발굴하는데 성공했다. 또 흑린이 2차원 반도체 소재 중 전자이동도가 가장 큰 물질이라는 점도 최초로 밝혀냈다. 흑린은 차세대 전자소자를 만들 소재로 급부상하고 있는 2차원 물질이다.

30일 성균관대에 따르면 연구진은 알루미늄을 접합금속으로 사용해 흑린의 두께를 조절하고 물성을 제어하는데 성공했다. 이를 통해 흑린으로 고성능 N형(전자 제어) 반도체2)를 구현했다.

뿐만 아니라 흑린의 박막 두께가 두꺼워지면 전자 제어(N형) 뿐만 아니라 정공 제어(P형)도 가능한 N-P 접합형 반도체를 구현할 수 있음을 증명했다. 접합 금속과 두께 제어를 통해 n형, p형 운반자를 갖는 반도체 박막으로 사용할 수 있음을 처음으로 증명한 것이다.

연구진은 이와함께 흑린 반도체가 기존 실리콘 반도체에 비해 전자이동도가 훨씬 빠르다는 점을 확인했다.

이영희 나노구조물리연구단 단장은 “실리콘처럼 아주 흔한 물질인 흑린을 새로운 2차원 나노물질 박막소재로 쓸 수 있음을 보여줬다”며 “앞으로 대면적 합성 기술 개발이 실용화의 관건이 될 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 세계 권위의 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.470)3) 온라인에 7월 30일에 게재됐다.

[e-mail] 김병덕 기자