'원자 한 개 두께' 2차원 반도체 성능 260배 끌어올렸다 작성일 09-07 49 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="VxDdRf5Tib"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e3728c3e6e680eb196abbb1d9c43900e97bbfa9783b3b3426223c520aa371a8e" dmcf-pid="fMwJe41yeB" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="국내 연구진이 차세대 반도체로 꼽히는 2차원 반도체를 안정적으로 가공할 방법을 발표했다. 게티이미지뱅크 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/07/dongascience/20260907133552718vgfe.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="9IkRx2XSi9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/07/dongascience/20260907133552718vgfe.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 국내 연구진이 차세대 반도체로 꼽히는 2차원 반도체를 안정적으로 가공할 방법을 발표했다. 게티이미지뱅크 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="1ab2791f920998d75885bf3922139c033a942feab23489bf7774e249dbd951fb" dmcf-pid="4Rrid8tWLq" dmcf-ptype="general">2차원 반도체를 안정적으로 가공할 방법이 나왔다. 2차원 반도체는 원자 한 층 두께의 얇은 반도체로 반도체의 집적도를 높일 수 있는 기술이다. </p> <p contents-hash="067584af8fe34972266543d4dfe879ce7fb2c26bbbfad9c8b60d3ba5c230767d" dmcf-pid="8emnJ6FYJz" dmcf-ptype="general">한국연구재단은 최성율 KAIST 전기 및 전자공학부 교수와 같은 학과 김용훈, 강기범 교수 공동연구팀이 2차원 반도체를 보호하면서 필요한 영역에 전자를 고농도로 도핑할 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구결과는 8월 1일 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 발표됐다. </p> <p contents-hash="d65fa9ba2355d2ee58240802c1ece1650c04c1fa13f25051fe6ddfe7ba52a38b" dmcf-pid="6dsLiP3GJ7" dmcf-ptype="general">연구 소재인 황화몰리브덴(MoS2) 2차원 반도체는 직렬저항이 발생해 전류가 잘 통하지 않는 영역이 부분적으로 생긴다. 이를 해결하기 위해선 특정 영역의 전자 농도를 높여, 전류가 잘 흐르도록 도와주는 '도핑'이 필요하다.</p> <p contents-hash="14ac623689fb83a4907b09af07c6540edcce07c70b39bbe83fb437892433702d" dmcf-pid="PJOonQ0Hdu" dmcf-ptype="general">다양한 도핑 방식 중에서 플라즈마 도핑법을 활용했다. 플라즈마란 기체에 강력한 에너지를 가해, 원자핵과 전자가 분리돼 이온화된 상태를 말한다. </p> <p contents-hash="c008687a8737831286a6399ebcdf6a010a6f82b3b4eab13db864e65acf69e35a" dmcf-pid="QiIgLxpXeU" dmcf-ptype="general">플라즈마 도핑은 반도체에 첨가하고자 하는 물질이 들어 있는 기체를 플라즈마화한 뒤, 반도체 기판을 이 플라즈마에 바로 노출시키는 방법이다. 한 번에 넓은 면적의 반도체를 도핑할 수 있다는 장점이 있다. </p> <p contents-hash="74b25f02e6d9cd4609234946802e0c8886d026124dcd7b0bbcae48cb38f58820" dmcf-pid="xnCaoMUZip" dmcf-ptype="general">도핑하지 않을 부분은 가리고 도핑할 부분만 드러낸 상태에서 플라즈마에 노출시키면 필요한 부분만 선택적으로 도핑할 수 있다.</p> <p contents-hash="9f2a6c0db9c9e8dd7986ee1a0f52fd67aae713039c83f06d983eb083857c1962" dmcf-pid="y5f3tWAie0" dmcf-ptype="general">연구팀은 황화몰리브덴 2차원 반도체의 단점을 보완할 도핑법으로 플라즈마 도핑법을 고려했다. 문제는 플라즈마 속 고에너지 입자가 반도체를 손상시킨다는 점이다. 플라즈마로 인한 물리적 손상을 차단하는 동시에 첨가하고자 하는 화학물질만 반도체 표면에 전달할 기술이 필요했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1e059109cdab432390963798f1cae20019583a66142cf1a87bb674c0d0ecac56" dmcf-pid="WWBXGhLxi3" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 구현한 2차원 반도체 코팅의 모식도. 한국연구재단 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/07/dongascience/20260907133554015ripk.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="2w7YyOJ6eK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/07/dongascience/20260907133554015ripk.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구팀이 구현한 2차원 반도체 코팅의 모식도. 한국연구재단 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="f41d8046a648c601346c5f828b968be86e060a519c123f1f6959e018d5cd5cf1" dmcf-pid="YYbZHloMRF" dmcf-ptype="general">연구팀은 황화몰리브덴 위에 두께가 2nm(나노미터·1nm는 1m)인 초박막을 쌓아 이중 보호층을 만들었다. 보호층은 플라즈마의 물리적 충격을 튕겨내 방어하면서도 첨가하고자 하는 물질인 'NHx 활성종'만 쏙 골라 통과시키는 화학 필터 역할을 했다.</p> <p contents-hash="81544623fd433e74a89079976ca1083f1329a90c8eab2f389890e46619e15445" dmcf-pid="GGK5XSgRMt" dmcf-ptype="general">두 종류의 보호층을 반도체 위 아래에 붙여 코팅한 결과 2차원 반도체 속 원자들의 결정 구조는 보존하면서도 전자 농도를 높여 접촉저항을 32분의 1 수준으로 대폭 낮췄다. </p> <p contents-hash="3f089a4934111533f6b0f5861ac273efab563fd2f9098e1c1014129b83372ae0" dmcf-pid="HH91Zvaei1" dmcf-ptype="general">전자가 지나가는 길목 중에서 저항이 높아 전류가 잘 흐르지 못하는 특정 위치만 핀셋으로 집어내듯 선택적으로 도핑하는 '영역 선택적 저항 제어'도 안정적으로 구현했다. 그러자 도핑 전보다 반도체를 흐르는 전류량이 최대 260배 증가했다. </p> <p contents-hash="a61f451a88a2f7a46a33581e09ada00a0063812347b28a797345f752a1b9d089" dmcf-pid="XX2t5TNdL5" dmcf-ptype="general">이번에 개발된 기술은 향후 차세대 반도체의 핵심 주자로 꼽히는 초미세 저전력 논리소자, 2차원 CMOS 등에 활용될 것으로 기대된다. </p> <p contents-hash="6de520eb2621e2894a1c21065d2b3a2fbcf0c0bdba27daf9097961723d307c4b" dmcf-pid="ZZVF1yjJdZ" dmcf-ptype="general">최성율 교수는 “실제 반도체 제조공정에 적용하기 위해서는 도핑 균일성 검증, 공정시간 단축, 극도로 미세화된 소자에서의 도핑 영역 제어 등에 대한 추가적인 검증이 필요하다”고 했다. </p> <p contents-hash="9c854a7ba05c7357e8ea267432747cb3ee5129950e26460e9456bfcac515115f" dmcf-pid="55f3tWAidX" dmcf-ptype="general"><참고자료><br> doi: 10.1002/adma.74389</p> <p contents-hash="3bab85f55387fc333cf3e963d7048f419bea2d8fe4174aa26e22b4321ceebd8b" dmcf-pid="1140FYcnMH" dmcf-ptype="general">[김소연 기자 lecia@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “개인정보 털렸는데 재가입하라고?”…티빙 해킹 보상 신청 시작했는데 09-07 다음 AI 데이터센터도 모듈형이 대세…빠르고 유연하게 짓는다 09-07 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
