UNIST(총장 정무영)은 금속과 반도체 사이 접합 다이오드에서 전류가 누설되는 문제를 해결하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
이로써 금속과 반도체 경계면 문제를 해결한 연구로 주목받고 있다.
UNIST 자연과학부 박기복 교수팀은 금속과 반도체 사이에 그래핀을 끼워 넣어 ‘이상적인 다이오드’를 만드는 기술을 개발해 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 1월호에 발표했다.
반도체 표면에 금속 막을 증착해 만드는 금속-반도체 접합 다이오드는 역사적으로 가장 오래되고 대표적인 반도체 소자다.
다만, 두 물질의 접합면에서 서로의 원자가 뒤섞이는 현상이 나타나 물질 간 경계가 흐려지고, 전류 누설이 급격히 늘어나는 문제가 있다.
박기복 교수팀은 이 문제를 금속과 반도체 접합면에 그래핀을 끼워 넣는 것으로 해결했다. 탄소 원자 한 층으로 이뤄진 그래핀이 두 물질 사이에 들어가자 원자끼리 섞이는 현상은 거의 사라지고 동작 특성도 이론적 예측과 잘 부합한 것이다.
박기복 교수는 “그래핀을 이루는 탄소 원자 사이 공간에는 양자역학적 전자 밀도가 높아 어떤 원자도 투과할 수 없다”며 “이런 특성을 지닌 그래핀을 금속-반도체 접합면에 끼워 넣으면 기존에 피할 수 없었던 원자 확산 문제를 해결 할 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 원자는 통과할 수 없고 전기는 잘 통하는 그래핀 확산 방지막의 특징이 반세기 이상 제대로 검증하지 못한 이론의 타당성을 확인시켜 준 것이다.
박 교수는 “학부생때부터 지금까지 연구에 필요한 모든 과정을 학생들이 팀을 꾸려 수행해 왔다”며 “한가지 주제를 끈기있게 탐구하면서 얻어낸 가치 있는 연구성과”라고 평가했다.
이번 연구는 UNIST 연구지원본부의 정후영 교수, 자연과학부의 김관표 교수, 신소재공학부의 권순용 교수, 울산대학교 물리학과 김용수 교수도 공동으로 참여했다.
연구 지원은 한국연구재단의 일반연구자지원사업, 원자력연구기반확충사업, 글로벌박사 양성사업을 통해 이뤄졌다.