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숙대 응용물리전공 학부생들, SCI Q1 국제학술지에 이차원 반도체 재료의 역단채널 효과 발표
숙대 응용물리전공 학부생들, SCI Q1 국제학술지에 이차원 반도체 재료의 역단채널 효과 발표
  • 장혜승
  • 승인 2020.05.22 10:17
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-이차원 전자재료인 이황화 레늄(ReS2)의 역단채널 효과 보고
-차세대 반도체 소자로서의 가능성 제시...SCI Q1급 저널에 게재
왼쪽부터 숙명여대 ICT융합공학부 응용물리전공 김수연 학생과 정다정 학생.
왼쪽부터 숙명여대 ICT융합공학부 응용물리전공 김수연 학생과 정다정 학생.

숙명여자대학교 ICT융합공학부 응용물리전공 주민규 교수 연구실 소속의 김수연 학생(응용물리전공17)과 정다정 학생(응용물리전공15)이 차세대 2차원 층간 반도체 재료 이황화 레늄(ReS2) 전계 소자의 전도성 채널 이동 원리를 제안하고 실험적으로 증명해 학계에 보고했다. 해당 연구는 고려대학교와 공동으로 수행됐으며, 결과는 SCI저널인 2D Materials (IF: 7.343, Q1)에 게재됐다.

실리콘 반도체 산업의 기술 고도화와 함께 반도체 전계 소자의 길이가 수 나노미터 단위로 짧아지며 컴퓨터를 포함한 첨단 전자 제품의 속도가 향상됐다. 하지만 반도체 소자 채널 길이가 극도로 짧아짐에 따라 단채널 효과 (Short channel effects)가 발생하게 됐는데, 이 중 대표적인 현상이 Drain Induced Barrier Lowering (DIBL)이다. DIBL은 소자의 채널 길이가 짧아짐에 따라 전자가 주입되는 드레인과 채널 사이의 에너지 장벽이 낮아지는 현상이다. 이로 인해 전자 소자의 스위칭 기능이 저하되고, 에너지 손실이 초래된다. DIBL은 현재 실리콘 기반 소자에서 극복해야 할 중요한 문제이며 이를 극복하기 위한 다양한 해결책이 제안됐다.

최근 2차원 반도체 물질에 대한 연구가 크게 주목받고 있는 가운데, 본 연구팀은 이황화 레늄(ReS2)을 이용해 DIBL의 반대 현상인 DIBI(Drain Induced Barrier Increasing) 현상을 보고했다. 2차원 층상 재료는 기존 실리콘과 달리 여러 겹의 채널이 쌓여있는 구조를 이루고 있어 소자 내의 수직/수평 방향의 전기장 크기에 따른 채널 간의 에너지 장벽 변동에 따라 채널 중심이 결정된다.

해당 연구는 수치 해석 전산모사를 수행해 2차원 층상 구조에서 드레인 전압이 강하게 인가될수록 층간 에너지 장벽이 낮아져 채널 내부의 전자들이 상부 채널까지 이동할 수 있게 됨을 보여줌으로써, 이차원 소자의 역단채널 효과를 효과적으로 규명했다. 주민규 교수는 “본 연구가 단채널 효과를 극복할 수 있는 새로운 반도체 재료를 제시함으로써 미래 차세대 반도체 소자 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다”고 밝혔다.


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