박기복 UNIST 교수팀, 그래핀 적용한 `꿈의 다이오드` 제조 기술 개발

그래핀을 끼워 넣어 금속 반도체 접합 다이오드 성능을 높일 수 있는 기술을 개발한 박기복 UNIST 교수팀(왼쪽부터 박 교수, 최가현, 윤훈한, 김준형, 정성철 연구원)

그래핀을 이용해 금속·반도체 접합 다이오드의 성능을 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 금속과 반도체 경계면 문제를 해결한 연구로 주목된다.

박기복 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 교수팀은 금속과 반도체 사이에 그래핀을 끼워 넣어 `이상적인 다이오드`를 만드는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

반도체 표면에 금속막을 증착해 만드는 금속·반도체 접합 다이오드는 대표적 반도체 소자다.

하지만 두 물질 간 접합면에 원자가 뒤섞이는 현상이 발생해 물질 간 경계는 흐려지고 전류 누설도 늘어나는 문제를 안고 있었다.

박 교수팀은 접합면에 그래핀을 끼워 넣는 방법으로 이 문제를 해결했다. 그래핀을 두 물질 사이에 끼워 넣자 원자끼리 섞이는 현상이 거의 사라졌고, 동작 특성도 이론적 예측과 잘 부합했다.

박 교수는 “그래핀을 이루는 탄소 원자의 공간 구조는 양자역학적 전자 밀도가 높아 어떤 원자도 투과할 수 없다”면서 “이런 특성을 지닌 그래핀을 금속·반도체 접합면에 접목해 원자 확산 문제를 해결한 것”이라 설명했다.

이번 연구는 `실리콘 반도체의 경우 금속의 종류에 관계없이 접합면의 전기적 특성이 거의 변하지 않는다`는 기존 이론을 확인한 물리학적 연구 의미도 담고 있다. 원자는 통과할 수 없고 전기는 잘 통과하는 그래핀 방지막의 특징을 기반으로 반세기 이상 검증하지 못한 이론의 타당성을 확인한 것이다.

이번 연구의 측정 실험에 사용된 `내부광전자방출측정시스템`

울산=임동식기자 dslim@etnews.com

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