한국나노기술원이 제26회 한국 반도체 학술대회에서 과기정통부, 한국연구재단 및 삼성미래재단에서 지원하는 사업을 통해 향후 차세대 트랜지스터 소자 제조기술에 적용될 화합물반도체 소재인 InAlAs 단결정 박막의 상분리에 관한 연구결과(연세대 고대홍 교수팀과 공동연구)를 발표했다고 밝혔다.

  일반적으로 화합물반도체 기반 전자 소자는 고성능의 특성을 얻기 위하여 기반 물질로 사용되는 InAlAs 단결정 박막층의 고품질 특성을 요구하게 된다. 유기금속 화학 증착장치(MOCVD)를 이용하여 InAlAs 단결정을 성장시킬 경우, 저온 성장 구간에서는 상분리 현상이 발생하게 되는데 이는 소자의 누설전류를 증가시켜 특성 저하를 가져오게 된다.

 이에 한국나노기술원은 연세대학교 고대홍 교수팀과 공동으로 InAlAs 단결정 성장 시 온도에 따라서 나타나는 상분리 현상에 대한 심화연구를 진행하였다. 또한 이번 연구를 통해 MOCVD를 이용한 InAlAs 단결정 박막 성장 시 아연(Zn)의 불순물 주입을 동시에 실시하는 in-situ 도핑 방법을 적용하여 저온 성장 구간에서 나타나는 상분리를 억제시키는 방법을 개발하였다.

  현재 실리콘 반도체 대비 10배 이상의 전자이동도를 가지는 InP 기반의 화합물반도체 소자는 5G 고속 통신, 양자컴퓨터 외에 초저전력이 요구되는 차세대 반도체 응용에 활용하기 위하여 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있으며 국내에서도 화합물반도체 전문 인프라인 한국나노기술원을 중심으로 산학연 공동 기술 개발을 진행하고 있다. 이번에 발표한 연구결과는 초저전력 차세대 반도체 소자의 핵심기술인 InP 기반 화합물반도체의 소재 성장기술과 터널링 현상을 이용하여 적은 전기를 쓰면서 빠르게 정보를 처리할 수 있는 차세대 전자기기에 쓰일 트랜지스터 소자 제조기술에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

 이외에 한국나노기술원은 이번 제26회 한국 반도체 학술대회에서 서울대 서광석 교수팀과 공동으로 수행한 “MOCVD로 성장한 InGaAs tunnel field effect transistor 제조” 연구결과와 경북대 김대현 교수팀과 공동으로 개발한 “S = 92 mV/decade를 가지는 수직형 homojunction InGaAs TFET 제조” 연구결과를 발표하는 등 총 3편의 연구개발 결과를 소개하였다.