전북대, 전자빔으로 반도체 소재 정밀 제어

사회 > 교육 전북대, 전자빔으로 반도체 소재 정밀 제어 서울대와 차세대 반도체 소재 공동연구필요한 부분만 마이크로미터 단위 조절화학약품 없이 빛 감지 소자 제작·검증 전북대학교 연구진이 전자빔을 이용해 차세대 반도체 소재의 필요한 부분만 정밀하게 조절하는 기술을 개발했다. 연구진 단체사진. [전북대] 전북대학교 연구진이 전자빔을 이용해 차세대 반도체 소재의 필요한 부분만 정밀하게 조절하는 기술을 개발했다. 태양전지와 빛 감지 센서 등 다양한 전자소자 개발에 활용될 것으로 기대된다.12일 전북대에 따르면 물리학과 김성헌·진경환 교수 연구팀은 서울대 이진욱 교수 연구팀과 공동연구를 통해 페로브스카이트 박막의 전기적 특성을 마이크로미터(㎛) 수준에서 조절하는 데 성공했다. 박막은 소재를 얇게 만든 막이며, 1㎛는 100만분의 1m다.이번 연구에 사용된 페로브스카이트는 빛을 흡수하고 전하를 전달하는 특성이 우수해 차세대 태양전지와 발광다이오드(LED), 광검출기 등에 활용되는 소재다. 광검출기는 빛을 감지해 전기 신호로 바꾸는 소자다.연구팀이 조절한 것은 ‘일함수’다. 물질에서 전자를 표면 밖으로 꺼내는 데 필요한 최소 에너지로, 소자 내부에서 전하가 이동하는 방식에 영향을 미친다.기존에는 불순물을 넣거나 열처리를 하는 방식으로 소재의 전기적 특성을 바꿨다. 그러나 이런 방법은 박막 전체에 영향을 주기 때문에 미세한 영역만 골라 조절하기 어렵다는 한계가 있었다.연구팀은 박막의 특정 영역에 전자빔을 쏘고, 전자빔의 가속 전압과 조사 시간을 조절하는 방법을 활용했다. 그 결과 표면에 요오드 원자와 관련된 결함이 형성되면서 일함수가 달라지는 현상을 확인했다. 이 결함이 전자를 받아들이는 역할을 해 일함수를 높인다는 원리도 규명했다.또 전자빔을 쏜 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 약 0.62V의 전압 차이를 형성했다. 이를 바탕으로 제작한 광검출기는 전류가 한쪽 방향으로 더 잘 흐르고, 빛을 받아 생긴 전하가 효과적으로 분리되는 특성을 보였다.이번 성과는 소재의 특성을 조절하기 위해 화학약품이나 복잡한 추가 공정을 거치지 않고, 전자빔만으로 원하는 위치의 전기적 특성을 바꿀 수 있음을 보여줬다는 점에서 의미가 있다.연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부와 교육부, 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.연구팀은 이번 기술이 고성능 센서와 작은 면...