KIST, 초박막 전극 신소재 개발…“2차원 반도체 소자 성능 개선 기대”

페르미준위 고정현상 해결 성공
인공지능시스템 소형화 등 가능

한국과학기술연구원(KIST) 공동연구진이 구현한 2차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과./제공=KIST

국내 연구진이 2차원 반도체 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 초박막 전극 신소재 개발에 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 광전소재연구단 황도경 박사, 군산대 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자 소자를 구현하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화될수록 공정비용과 전력 소모가 증가하는 문제가 있다.

이를 극복하기 위해 초박막 2차원 반도체에 기반한 전자 소자 및 논리 소자 개발 연구가 최근 활발하게 진행되고 있지만 2차원 반도체의 전기적 특성을 제어하기가 어려워 다양한 논리 회로를 구현하는 데 한계가 있다.

연구팀은 새로운 초박막 전극 소재인 셀렌늄화주석(Cl-SnSe2)을 이용해 반도체 계면과의 결함을 최소화하고 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어해냈다.

연구팀은 새롭게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데도 성공했다.

황 박사는 “기술적 한계로 실용화가 어려웠던 AI 시스템 등 차세대 시스템 기술 산업화를 앞당길 것”이라며 “개발된 2차원 전극 소재의 두께가 매우 얇고 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있다”고 말했다.