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● 박준규 책임연구원(한국원자력연구원) 연구팀은 실리콘 기판의 상용 반도체에 질소 입자빔을 주입해 전하 이동도를 획기적으로 높이는 기술 개발에 성공

● 연구팀은 기존에는 유연성이 부족한 실리콘 기판에 인위적인 힘을 가하기 어려운 문제점을 해결하기 위해 반도체 소재가 양옆에서 당겨지는 힘을 받거나 볼록하게 휘면 전하 이동도가 높아지는 원리에 착안하여 입자빔을 주입해 실리콘 산화절연막(SiO2)을 부풀리는 기술 개발

● 이 기술은 반도체 소자에서 전류가 흘러야 하는 산화아연(ZnO) 반도체 박막 밑에 도핑된 실리콘 산화절연막에 질소 입자빔을 주입해 절연막이 팽창하면서 상부의 반도체 박막이 당겨지는 것이며, 실험 결과 입자빔이 주입된 실리콘 산화 절연막이 1.18% 팽창하면서 반도체 박막을 당기는 힘이 작용해 전하 이동도가 기존 대비 최대 2.5배 상승 확인

● 또한, 연구팀이 사용한 반도체 박막의 산화아연은 산소 결함이 생길수록 전하 밀도가 높아지는 특징을 가져 입자빔이 산화아연 박막을 지나가는 과정에서 산소 결함이 추가로 만들어져 전하 밀도가 기존 대비 최대 6배까지 상승하는 것을 확인

● 연구팀은 입자빔을 활용한 본 기술이 범용 반도체 소자 기판으로 활용되는 산화알루미늄(Al2O3) 절연막에서도 재현되는 걸 확인했으며, 전산 시뮬레이션 연구도 진행해 반도체 성능 향상을 위한 입자빔 주입 조건 및 제약사항 등을 상세하게 도출해 기술의 활용성 증진

● 본 연구는 박막 트랜지스터 형태의 반도체 소자를 사용하는 디스플레이 및 태양전지 산업에 바로 적용이 가능할 것으로 예상되며 고효율의 광전변환 소자 개발에도 기여할 것으로 기대 

Advanced Functional Materials (2024.11.26.), Ion-Beam-Induced Biaxial Tensile Strain Engineering in Nanoscale Zinc Oxide Films on Silicon Dioxide