차세대 반도체 소재 한계 찾아낸 '3D 영상'

기초과학지원연구원 "질화물 반도체 전기-빛 변환 저하 원인 규명"

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국기초과학지원연구원(기초지원연)은 양민호·백현석·이문상 박사 연구팀이 실리콘 기반 질화갈륨 반도체의 전기-빛 변환효율 저하 원인을 규명했다고 16일 밝혔다.

질화갈륨은 파란빛을 발하는 반도체 소재다.

발광다이오드(LED) 조명기기나 디스플레이 제조 시장에서 활용도가 점점 높아지는 추세다.

연구진은 질화갈륨 반도체를 실리콘 기반에서 만들 경우 결정 층 성장 방향으로부터 기울어진 원자결함 구조가 생기는 것을 확인했다.

투과전자현미경 영상 기법을 통해 해당 결함 구조가 기존엔 예상하지 못했던 금속결합으로 구성돼 있다는 사실도 밝혔다.

금속결합은 빛으로 변환되는 전자 수가 크게 줄어 효율 저하를 일으킨다.

일반적인 전자현미경 입체 영상 법으로는 수직 방향 구별 능력이 떨어진다.

연구팀은 그러나 회절 조건 변화를 조합해 원자결함 입체적 구조를 살필 수 있었다고 설명했다.

회절은 전자빔이 원자 배열 특정한 각도에서 강한 반사를 일으키는 현상이다.

원자 배열이 바뀌는 결함 지역에서 회절 조건이 함께 변한다는 점을 이용하면 원자 이동방향을 알 수 있다.

향후에 기울어진 원자결함을 피하는 성장 기술이 나오면 질화갈륨 LED 생산 공정 등에도 큰 변화가 일 것이라고 연구팀은 전망했다.

양민호 박사는 "회절 조건 변화는 기초지원연 단색전자빔 이중 수차 보정 투과전자현미경이 지닌 뛰어난 해상도의 입체영상 능력 덕분에 구현할 수 있었다"며 "새로운 전자현미경 기법 개발로 반도체의 효율 문제를 규명한 사례"라고 말했다.

성과를 담은 논문은 나노 레터스 7월 3일 자 온라인판에 실렸다.

walden@yna.co.kr



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