[녹색경제신문 = 이지웅 기자] 이가영 카이스트 전기및전자공학부 교수 연구팀이 나노 반도체 인듐 셀레나이드(InSe) 기반의 양극성 다기능 트랜지스터를 개발했다.

인듐 셀레나이드는 N형 반도체로만 쓰였다. P형 반도체 및 상보적 회로 구현에 필요한 양(P) 전하를 띄는 정공을 유도하기 어려웠기 때문이다. 이는 상용화에도 큰 걸림돌로 작용했다. 

이가영 교수 연구팀은 새로운 소자 구조 설계를 통해 문제점을 해결했다. 

연구팀은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선함으로써, 전자와 정공이 선택적으로 흐를 수 있는 양극성 특성을 구현했다.

이번 연구에서는 N형 및 P형 전류 꺼짐/켜짐 비가 모두 109(10억) 이상에 달하는 우수한 성능을 기록했다. 실리콘 반도체 소자의 경우 일반적으로 108 이하 꺼짐/켜짐 비의 단극성 구동을 띈다. N형과 P형 구동이 동시에 가능한 양극성 2차원 반도체의 경우도 N형과 P형 꺼짐/켜짐 비가 동시에 108 이상인 경우는 없었다.

이번에 공개된 양극성 반도체 소자는 N형과 P형 트랜지스터에 모두 적용 가능하다.

이 교수는 “다기능 소자들은 일반적으로 복잡한 공정 과정과 구조를 요구해 제작과 집적에 어려움이 있었으나 이번 연구에서는 간단한 부분 게이트 구조를 도입해 하나의 소자에서 다양한 기능을 구현할 수 있는 다기능 소자를 제작하는 데 성공했다”며 “이 기술은 공정 효율성을 높이고 회로 설계 유연성 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 설명했다.

또한 “이번 연구를 통해 인듐 셀레나이드를 기반으로 한 P형 응용 가능성을 새롭게 밝혔으며 궁극적으로는 상보적 다기능 시스템으로서의 활용 가능성을 보여준다”고 덧붙였다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원 국가연구시설장비진흥센터, 한국연구재단 우수연구사업, 카이스트 도약연구(UP) 사업, 삼성전자의 지원을 받아 수행됐다.