단일 반도체 소재로 'P형·N형' 통합… 서울시립대, 공정비용 줄일 길 열었다
[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 하나의 반도체 소재로 P형과 N형 동작을 모두 구현하는 기술을 개발해 반도체 제조공정과 원가를 크게 줄일 수 있는 발판을 마련했다.
서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 김혁 교수와 동아대학교 반도체학과 이용주 교수 공동연구팀은 27일 단일 유기물 소재로 P형과 N형 동작을 동시에 수행하는 양극성 트랜지스터를 개발하고 이를 디지털 논리회로까지 확장하는 데 성공했다고 밝혔다.
기존 반도체 회로는 P형과 N형 동작을 따로 구현하기 위해 서로 다른 소재를 각각 사용해야 했다. 이 때문에 공정이 복잡해지고 생산 비용이 늘어나는 한계가 있었다. 연구팀은 유기물 반도체 소재인 'IEICO-4F'의 특성을 활용해 하나의 소재 안에서 전자와 정공이 모두 효율적으로 이동하도록 소자를 설계했다.
이번 연구는 단순 소자 단계에 그치지 않고 실제 반도체 회로 동작까지 성공시켰다. 연구팀은 고성능 인버터 구현을 넘어 메모리와 연산 회로의 핵심인 NAND 및 NOR 논리게이트까지 작동시켜 안정적인 디지털 논리 동작을 입증했다.
공정 단순화가 이뤄지면 생산 비용 절감은 물론 대면적 및 유연 전자소자 제작에도 유리할 전망이다. 김혁 서울시립대 교수는 "하나의 소재로 P형과 N형을 모두 구현해 회로 제작에 필요한 소재와 공정을 줄였다"며 "향후 웨어러블 기기와 저전력 집적회로 등 다양한 차세대 반도체 산업 분야로 확장될 수 있을 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈'에 게재됐다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 산업통상자원부의 반도체 첨단전략산업초격차기술개발 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
[email protected] 김만기 기자
