연세대 물리학과 임성일, 최형준, 김재훈 교수와 국립군산대 물리학과 이기문 교수 공동연구진은 유리 위에서 동작하는 소자로써 세계에서 가장 빠른 소자인 이황화 몰리브덴-니켈산화막 쇼트키 트랜지스터를 기계적 박리법과 자외선 노광공정을 적용하여 개발했다고 29일 밝혔다.
수 나노미터의 두께를 가진 이황화 몰리브덴은 그래핀과 같이 이차원 나노박막 반도체로 속도는 빠르나 전하의 흐름이 제어되지 않는 그래핀의 결점을 극복할 수 있는 물질로도 알려졌다.
그러나 이황화 몰리브덴 트랜지스터의 전하속도인 이동도는 상온 및 대기 중에서 수백내지 수십 cm2/Vs 에 불과했다. 이와 같은 수치는 이황화 몰리브덴 채널 위에 절연층을 게이트로 쓰는 통상적인 트랜지스터에서 얻어졌으며 대부분의 연구자는 실리콘을 소자의 기판으로 사용해왔다.
공동 연구진은 전도성 니켈산화막을 이황화 몰리브덴 채널 위에 적용할 때 반데르발스 계면이 형성되고 절연층 게이트형 소자가 갖는 결함과 전계의 문제를 한꺼번에 해결할 수 있음을 발견했다. 쇼트키형 소자의 전하이동속도는 실제 존재하는 이황화몰리브덴 반도체의 잠재력을 보여준 것이며, 이 같은 속도는 쇼트키 소자의 광 감지속도 측정에서도 절연층기반소자에 비하여 100배 이상 빠름이 증명됐다.
연구는 미래부 기초연구 중견(도약)과제로 추진됐으며, 세계적 나노과학기술 학술지인 `ACS Nano` 20일자에 온라인 게재됐다.
김명희기자 noprint@etnews.com
