전자공학전공 학부생, 국제전문학술지에 프린팅을 이용한 회로 특성 조절 기법 보고
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2022-05-19
우리대학 ICT융합공학부 이지현 학생(전자공학전공18)이 대학원 석사과정 정서연 학생(전자공학전공22)과 함께 차세대 저차원 (low dimensional) 반도체 물질 기반 회로의 동작 특성을 프린팅 기법을 이용하여 용이하게 조절하는 기술을 개발했다. 해당 연구는 우리 대학 김봉준 교수 연구팀과 홍익대학교 및 성균관대학교 연구팀과의 공동 연구로 진행됐으며, 결과는 나노기술 분야 국제전문학술지(SCIE)인 Nanotechnology (IF: 3.874)에 지난 5월 6일 게재됐다.
(논문명: Shift of switching threshold in low-dimensional semiconductor-based complementary inverters via inkjet printing, 제1저자: 정서연/이지현, 교신저자: 김봉준)
(사진 왼쪽부터) 이지현 학생, 정서연 석사과정생, 김봉준 교수
대표적인 2차원 반도체 물질인 단층 이황화몰리브덴 (MoS2)은 큰 주목을 받고 있는 n-type 반도체 재료이나 실질적인 회로 응용을 위해서는 p-type 특성을 가지는 다른 반도체 재료의 이용이 필수적이다. 하지만, 큰 성능 차이를 보이는 서로 다른 n-type과 p-type 반도체 물질의 사용은 소자 특성 균형을 맞추기 위한 추가적인 칩 면적의 사용을 필요로 하게 되며 이는 소자의 집적도를 현저히 떨어뜨리게 된다. 특히, 대면적 공정이 가능한 화학기상증착법(CVD)을 이용해 형성된 MoS2의 경우 랜덤하게 생장된 MoS2 결정 사이의 공간이 제한적이므로 n-type MoS2 바로 근처에 특성 균형이 맞는 p-type 소자의 채널을 형성하기에는 큰 어려움이 있었다.
[본 연구에서 제안된 잉크젯 프린팅 횟수 조절을 통한 인버터 회로 특성 조절]
이에 김봉준 교수 연구팀은 잉크젯 프린팅 기법을 이용해 p-type 특성을 가진 1차원 반도체 물질인 탄소 나노튜브층을 형성했으며 잉크젯 프린팅 횟수를 조절하여 추가적인 칩 면적의 사용없이 n-type 소자와의 특성 균형을 용이하게 맞추는 기술을 제안했다. 탄소 나노튜브 적층 횟수 조절을 통해 채널층의 두께 및 밀도를 조절하여 개별 소자의 특성을 변화시킬 수 있으며, 개별 소자 특성 변화를 통해 디지털 회로의 기본 단위 회로 중 하나인 인버터 회로의 스위칭 전압 임계값 (switching threshold)을 원하는 값으로 조절할 수 있는 기술을 실험을 통해 검증했다.
김봉준 교수는 “두 학생이 나노전자소자 연구실에서 학부 연구생으로서 시작했던 연구를 통해 좋은 성과를 얻고 훌륭하게 마무리 한 것이어서 더 큰 의미가 있다”며 “본 연구를 통해 차세대 반도체 물질 기반 집적회로의 실질적인 응용에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이지현 학생은 “학부 연구생으로서 연구에 참여하여, 차세대 반도체 물질을 사용하면서 존재했던 문제를 해결할 방안을 제시하게 되어 기쁘다. 본 연구가 향후 잉크젯 프린팅 기반 차세대 반도체 소자 관련 연구에 도움이 되었으면 좋겠다”는 소감을 전했다.