차세대 반도체 소재 저온서 대량 합성

국내 연구진이 차세대 반도체 소재로 주목받고 있는 이황화몰리브덴을 저온에서 대량 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 2차원 이황화몰리브덴을 플라스틱 기판에 직접 증착시켜 웨어러블 기기에 쓰이는 유연전자소자를 제작할 수 있을 전망이다.

한국표준과학연구원은 진공기술센터 강상우 박사팀과 성균관대 김태성 교수팀이 공동으로 350℃ 이하 저온에서 화학기상증착법을 이용해 이황화몰리브덴의 대면적 합성에 성공했다고 3일 밝혔다.

이황화몰리브덴은 전자이동도와 점멸비가 높고, 전류의 흐름을 통제하기 쉬워 실리콘을 대체할 가장 유력한 2차원 반도체 물질 후보다.

열과 전기가 잘 통해 '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀은 밴드갭(전자가 존재할 수 없는 영역)이 없어 전류의 흐름을 통제할 수 없지만, 이황화몰리브덴은 두께에 따라 다양한 밴드갭을 구현할 수 있어 광소자나 전자소자 등에 적용할 수 있다.

기존 2차원 이황화몰리브덴 합성은 500℃ 이상의 고온에서 화학기상증착법으로 해 왔으나, 높은 열로 인해 플라스틱 기판이 녹아 차세대 전자소자로 상용화하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 전구체와 반응가스, 물질의 표면상태 등을 미세하게 조절하고, 이황화몰리브덴의 성장을 최적화하는 방법으로 350℃ 이하의 온도에서 층수 조절 등 구조적 제어가 가능하고, 3인치 대면적에 균일하게 2차원 이황화몰리브덴을 합성하는 데 성공했다.

강상우 표준연 박사는 "그동안 이차원 소재 상용화에 걸림돌이었던 증착 온도의 한계를 극복하는 원천기술을 확보했다는 데 의미가 있다"면서 "우리나라의 주력산업인 반도체와 디스플레이 분야에서 기술적 우위를 점하는 데 큰 기여를 할 것"이라고 말했다.

대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr