실리콘 물질로 2.6배 빠른 반도체 만든다

현존하는 실리콘(Si) 반도체 물질을 이용해 2.6배 빠른 반도체를 만들 수 있는 기술이 개발됐다.
연세대학교 물리학과 조만호 교수 연구팀은 현재 반도체 소자에 사용되는 Si 및 실리콘게르마늄(SiGe) 반도체 물질을 이용해 기존의 Si소자보다 최대 2.6배 이상 전자의 이동 도(단위 전기장하에서의 이동속도)를 증가시킬 수 있는 방안을 확인했다고 11일 밝혔다.
연구진은 응력(재료 내에 생기는 저항력) 작용으로 인한 표면의 결함이 Si 결합이 파괴되어서 생긴 것이 아니라 표면의 산화에서 기인한다는 것을 최초로 밝혀냈다. 이에 연구진은 높은 이동도를 얻기 위해 기판 표면에 원자단위로 산화알루미늄 박막을 얇게 씌워 표면에서 발생하는 산화 등 결함을 줄였다.
조 교수는 “지금보다 높은 응력을 감수할 수 있도록 전자의 이동도를 향상시키는 방안을 발견한 것”이라며 “이번 연구 결과는 향후 고성능 Si 기반 소자가 개발될 가능성을 보여줬다”고 밝혔다. 그는 “Si 기반 반도체의 결함 때문에 화합물 반도체 연구가 이뤄지고 있는데 아직 검증되지 않고 공정 개발이 미흡한 상황”이라며 “Si 기반 반도체 소자 물질의 응용 가능성을 제시해 큰 의의가 있다”덧붙였다.
이번 연구에는 조만호 교수팀의 마진원 박사와 한국과학기술연구원(KIST) 안재평 박사, 성균관 대학교 김형섭 교수가 공동연구를 수행했다. 관련 논문은 나노 과학기술 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 온라인 판에 지난달 26일 게재됐다.
[정슬기 기자]