한국과학기술원(KAIST)이 초고속구동이 가능하고 온도가 낮아질수록 성능이 개선돼 고주파수 대역 및 극저온에서 활용할수 있는 고성능2차원반도체소자를 개발했다.
KAIST는 전기및전자공학부 이가영교수연구팀이 실리콘의 전자이동도와 포화속도(Saturation velocity)를 2배이상 뛰어넘는 2차원나노반도체인듐셀레나이드(InSe) 기반 고이동도, 초고속소자를 개발했다고 20일 밝혔다.
2차원인듐셀레나이드는 기존 실리콘반도체 및 2차원반도체보다 높은 전자이동도와 높은 전류를 보여 차세대반도체물질로 주목받고 있다. 그러나 인듐셀레나이드는 대기중에서 산화에 취약하고 안정성이 떨어져 고성능소자개발이 어려웠다.
연구팀은 하부절연막으로 고품질2차원육각형질화붕소(hBN)물질을, 상부보호막으로 얇은 인듐 금속을 활용해 인듐셀레나이드의 안정성과 성능을 개선했다. 또 핵심채널층인 인듐셀레나이드를 오염시키지 않고 2차원이종접합구조를 형성할수 있도록 해 전자이동도와 전자포화속도를 대폭 향상했다.
인듐셀레나이드의 전자포화속도를 체계적으로 분석해 보고한 것은 이번이 처음이라고 연구팀은 밝혔다. 이가영교수는 <이번에 개발한 고성능전자소자는 초고속구동이 가능해 5G대역을 넘어 6G주파수대역에서의 동작이 가능할 것으로 예측된다>며 <저온으로 갈수록 소자성능이 대폭개선돼 양자컴퓨터의 양자제어 IC(Integrated circuit)와 같이 극저온고주파수구동환경에 적합하다>고 말했다.
