KAIST·UNIST·한양대와 티디에스이노베이션 공동연구팀이 2차원 반도체 결정이 생기는 위치와 개수를 제어하는 성장 기술을 개발했다고 과학기술정보통신부가 발표했습니다. 반도체 결정은 여러 곳에서 자라 서로 맞닿으면 경계가 생길 수 있습니다. 이 경계는 전자의 이동을 방해해 소재의 품질과 성능을 낮출 수 있습니다.
연구팀은 산화물 장벽에서 나오는 화학 성분을 이용해 성장 영역의 가장자리에서 새 결정이 생기는 것을 억제했습니다. 그 결과 중앙에서 하나의 결정이 시작해 이어서 자라도록 유도했습니다. 연구팀은 400개 실험 패턴 중 99% 이상에서 중앙에 이황화몰리브덴 단결정을 형성했다고 밝혔습니다.
연구팀은 또 성장 영역의 크기와 공정 시간, 재료 공급량에 따른 결정 생성 과정을 분석해 결정이 생기지 않는 경우, 하나만 생기는 경우, 여러 개가 생기는 경우를 제어하는 설계 원리를 정립했다고 설명했습니다. 직선형 단결정을 이용해 만든 트랜지스터에서는 전계효과 이동도가 최대 117cm²/V·s였고, 하나의 큰 결정에 여러 트랜지스터를 만들었을 때 이동도 상대 표준편차는 7.8%였습니다.
과기정통부는 이 기술이 차세대 적층형 AI 반도체 구현을 위한 기반이 될 것으로 기대한다고 밝혔습니다. 실제 칩에 활용하려면 필요한 위치에 균일한 품질의 반도체를 형성할 수 있어야 합니다.