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중국과학원 허폐이(合肥) 물질과학 연구원 산하 "고체 물리 연구소" 소속 "기능 소재 연구실" 주쉐빈(朱雪斌) 연구원 연구팀은 역방향 다이오드(Backward diode) 장치 개발에 성공한 동시에 비(非) 축퇴형 반도체(degenerate semiconductor) 및 투명 전기전도 반도체인 AgCrO2와 In2O3을 각각 p형과 n형 단자로 사용하여 역방향 다이오드 정류기 디바이스(rectifier device)를 개발하는데 성공.

역방향 다이오드는 작은 신호 정류, 마이크로파의 파형 검사, 혼합 주파수 측정 등의 분야에서 폭넓게 응용되고 있으며, 역방향 다이오드는 한 개 클래스 피크 흐름이 매우 작은 터널 다이오드로서 정 방향 저 전압 구역에서 터널 전류가 매우 작지만 역방향 전압 구역에서는 전압이 증가됨에 따라 전류가 급속히 증가하는 특징을 보유하고 있음.

현재 역방향 다이오드는 기본적으로 축퇴형 반도체(degenerate semiconductor) 혹은 축퇴형(degenerate) 소재 시스템으로 구성되어 있기 때문에 헤비 도핑(heavy doping) 혹은 두께에 대한 조절 등이 필요하여 디바이스 개발을 복잡하게끔 함.

연구팀은 비(非) 축퇴형(degenerate) 투명 전기 전도 p형 반도체와 n형 반도체에 기반하여 전체 투명 역방향 다이오드를 개발한 동시에 마이크로 디바이스 분야에서 역방향 다이오드 응용 범위를 확장시켰음.

연구팀은 기존의 투명 전기전도 p형 AgCrO2 필름과 n형 In2O3 필름 관련 연구개발 성과를 기반하여 AgCrO2/In2O3 역방향 정류 다이오드 개발에 성공하였음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 비(非) 축퇴형(degenerate) 투명 반도체 필름 AgCrO2와 In2O3으로 구성된 역방향 다이오드를 이용하여 103 수량 등급의 역방향/정 방향 전류 정류기를 개발하였는데 동 정류기는 작은 터널링 전류 작동 전압을 보유하고 있으며, 역방향 정류 메커니즘은 이종 접합 중의 III형 에너지 밴드 배열로 인한 밴드 갭 터널 전류에 의해 형성된다는 점을 입증하였음.

본 연구 성과는 ‘IEEE Electron Device Letters’("Backward Diode Rectifying Behavior in AgCrO2/In2O3")지에 게재됨.