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IBS, 0.7nm급 모듈형 트랜지스터 개발 — 2차원 반도체 공정 혁신
IBS 조문호 반데르발스 양자 물질 연구단장 연구팀이 2차원 반도체를 구성하는 원자를 선택적으로 치환해 하나의 박막에 반도체·절연체·준금속 영역을 구현하는 0.7nm급 모듈형 트랜지스터 제작 기술을 개발했다. 연구진은 p형 반도체인 이셀레늄화텅스텐을 이용해 셀레늄 원자층만 선택적으로 바꾸는 방식으로 반도체·절연막·전극 접합층을 한 박막에 구현했다. 금속-반도체 접합의 에너지 장벽은 35.5meV로 낮아졌고, 스위칭 성능을 나타내는 게이트 전압 변화량은 61.3밀리볼트로 상온 이론적 최솟값에 근접했다. 온오프 전류 비율은 1000만 배 이상이며, 절연막의 등가산화막두께는 1나노미터 미만을 달성했다. 연구 결과는 16일 국제학술지 '사이언스'에 게재됐다.
이셀레늄화주석 터널링 주입기, 2차원 반도체 접촉장벽 해결
KAIST 서준기 교수 연구팀이 연세대·KIST·UNIST, 삼성전자, 중국 베이징 계산과학연구센터와 공동으로 이셀레늄화주석(SnSe₂)을 이용한 '범용 반데르발스 터널링 주입기'를 개발했다. 이 소재는 금속 전극 증착 시 발생하는 단층 결정 손상과 접촉 장벽 문제를 해결해, p형 WSe₂와 n형 MoS₂ 등 서로 다른 초박막 반도체에 모두 적용할 수 있다. 실험에서 이셀레늄화주석을 적용한 p형 WSe₂ 트랜지스터는 기존 니켈 전극 소자보다 구동 전류가 크게 증가했고, n형 MoS₂ 트랜지스터는 온·오프 전류비가 10억 이상을 기록했다. 연구팀은 n형·p형 트랜지스터를 결합한 CMOS 인버터도 제작해 안정적 동작을 확인했으며, 연구결과는 '어드밴스드 머티리얼즈'에 게재됐다.