기초과학지원연구원 방준혁 박사팀 “반도체 소자연구에 기여”

한국기초과학지원연구원은 연구장비개발사업단 방준혁 박사 연구팀이 차세대 반도체 소자인 이차원 나노물질 안에서 전하가 빠르게 움직이는 원리를 처음으로 규명했다고 16일 밝혔다.

이차원 나노물질은 작은 원자가 한 겹으로 배열된 물질로, 얇고 잘 휘어지는 성질이 있어 차세대 반도체 소자로 주목받고 있다.

반도체 소자는 물질의 전기적 특성을 변화시키기 위해 서로 다른 물질을 붙이는 이종 접합 구조를 사용한다.

이차원 나노물질을 이종 접합할 경우에는 간극 때문에 전하의 이동이 느려져야 함에도 실리콘 등 기존 반도체 이종 접합 물질처럼 이동 속도가 빠른 것으로 나타났다.

방 박사팀은 두 물질 사이의 빠른 전하 이동은 물질이 동시에 존재하는 ‘양자역학적 중첩’ 효과에서 비롯된다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.

이황화몰리브덴과 이황화텅스텐을 접합한 물질에 빛을 쏘면, 활성화된 전자와 정공(반도체 결정에서 전자가 빠져나간 빈 상태의 구멍)이 생기게 된다.

이때 활성화된 전자는 이황화몰리브덴 안에 머물러 있지만 정공은 순간 이황화몰리브덴과 이황화텅스텐에 동시에 존재하다가 상대적으로 안정적인 위치인 이황화텅스텐에 고정되는 것으로 나타났다.

앞으로 이차원 나노물질을 활용한 태양전지, LED, 트랜지스터 등 반도체 소자 연구에 기여할 것으로 기대된다.

미국 ‘렌셀러 폴리테크닉대학교’(Rensselaer Polytechnic Institute) 연구팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 지난 10일자 온라인판에 실렸다.

연합뉴스