전북대학교 전자공학부 유재욱 석박통합과정(지도교수 배학열)이 p-type 산화물기반 반도체 소자를 개발, 전기적특성 분석 결과를 세계 최고 수준의 저널인 『ACS Applied Materials & Interfaces (IF: 8.5, Q1)』에 게재하였다.

P-type 산화물 반도체는 다수캐리어인 정공 (hole)의 이동도가 제한적이고 높은 결합 에너지로 인해 hole의 형성도 어렵기 때문에 박막 및 소자를 개발하기 매우 까다로운 것으로 알려져 있다.

배학열 교수 연구팀은 미국 Purdue University의 Peide D. Ye 교수 그룹과 협력 연구를 통해 반도체 공정의 핵심기술인 플라즈마강화 원자층 증착법(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition, PEALD)을 이용하여 p-type 구리 산화물 (Cu₂O) 반도체 소자를 개발하였다. Cu₂O 반도체소자는 hole이 다수캐리어인 p-type 산화물 반도체로서 전자 (electron)가 다수캐리어인 n-type 산화물 반도체와 함께 CMOS를 개발한다면 현재 반도체 소자의 집적도 한계를 극복할 수 있는 공정인 monolithic 3D (M3D)를 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이번 연구에서는 저주파 잡음 특성 (low-frequency noise)분석을 활용하여 p-type Cu₂O 반도체소자의 전도 메커니즘을 규명하였을 뿐만 아니라 박막 두께 제어(~30 nm)를 통해 소자 소형화에 따른 출력 전류의 변동 (fluctuation)을 유발하는 메커니즘을 밝혔다.

배학열 교수는 “이번 연구는 그 동안 많은 연구가 진행되었던 n-type IGZO와 호환이 가능하고 향후 산화물 반도체기반 CMOS를 구현할 수 있는 초박막 p-type 산화물반도체를 개발한 것이 큰 의미를 갖는다”라면서 “앞으로 고성능 반도체 소재 및 소자를 개발해 연구 경쟁력을 높이겠다”고 말했다.