손상 스스로 치유하는 2차원 반도체

손상된 기능을 스스로 치유하는 초박막 반도체 소자가 개발됐다. 한국연구재단(이사장 이광복)은 차승남 성균관대 물리학과 교수가 한국화학연구원, 국민대와 함께 이런 연구 성과를 냈다고 26일 발표했다.

이황화 몰리브덴 등 2차원 반도체 소재는 유연성과 투명성이 좋아 실리콘 등을 넘어서는 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 그러나 원자층 수준으로 극히 얇은 두께 때문에 제작 공정에서 손상되기 쉽다. 또 전극과 반도체 계면의 불확실성 때문에 품질이 크게 떨어질 수도 있다.

연구팀은 기존에 사용되는 금속 전극 대신 초박막 형태의 2차원 황화구리 전극을 새로 도입해 자가치유 특성을 지니는 이황화 몰리브덴 기반 반도체를 개발했다. 이황화 몰리브덴 결함이 대체로 황 원자의 결핍에서 비롯되는 것을 발견하고, 잉여 황 원자가 결핍 부위에 자동으로 공급되도록 시스템을 설계했다.

연구팀 관계자는 “이번에 개발한 이황화 몰리브덴 기반 트랜지스터는 후면 게이트 구조에서 그간 학계에서 보고된 것 중 가장 높은 전자 이동도를 달성했다”며 “반복되는 기계적 변형에도 잘 견디는 만큼 차세대 플렉시블 소자에 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스트 머티리얼즈’에 실렸다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com