세계 최초… 한국 연구진 또 일 냈다
실리콘 나노선 불순물 특성 첫 규명KAIST 장기주 교수팀, 획기적 집적도 갖춘 반도체 구현 가능해져
대덕=구본혁기자 nbgkoo@sed.co.kr
차세대 반도체 소자 소재로 각광받고 있는 실리콘 나노선의 전기 흐름과 직결된 불순물 특성이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다.
KAIST는 물리학과 장기주 특훈교수팀이 산화 처리된 실리콘 나노선에서 전기를 흐르게 하기위해 첨가한 불순물 붕소(B), 인(P) 등의 움직임과 비활성화를 일으키는 메커니즘을 규명했다고 22일 밝혔다.
실리콘 나노선을 반도체 소자로 적용하려면 인 또는 붕소와 같은 불순물을 첨가해 전기가 흐를 수 있도록 변형해야 한다. 하지만 덩어리 형태의 기존 실리콘에 비해 나노선에서는 불순물 첨가가 어려울 뿐만 아니라 전기전도 특성을 조절하기 어려운 문제가 있었다.
장 교수팀은 기존 이론을 개선한 획기적 양자시뮬레이션 이론을 고안해 실제와 매우 가까운 코어-쉘 원자 모델을 만들었다.
연구팀은 이를 통해 실리콘 코어 내부에 첨가된 붕소 불순물이 산화과정에서 코어를 싸고 있는 산화물 껍질로 쉽게 빠져나가는 원인을 밝혀냈다.
또 인 불순물은 산화물로 빠져나가지 못하지만 서로 전기적으로 비활성화 된 쌍을 이루면서 정공이 생기는 효율을 감소시킨다는 사실도 확인했다.
장기주 교수는 “이번 연구방법은 실리콘과 산화물 사이의 코어-쉘 나노선 모델을 구현하는 이론 연구의 기본 모형으로 받아질 것으로 기대된다”며 “향후 보다 획기적인 집적도를 가진 반도체를 구현할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구결과는 나노과학분야 세계적 학술지인 ‘나노레터스’ 온라인 판에 게재됐다.
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