방사선 기술로 반도체 성능 '업'…원자력연, 입자빔 기술 개발

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실리콘 산화 절연막 1.18% 팽창, 전하 이동도 최대 2.5배 상승

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국원자력연구원 양성자과학연구단은 상용 실리콘 기판 반도체에 질소 입자빔을 주입해 반도체 성능을 높이는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

반도체 소자 내 전하 이동 속도는 반도체 성능에 영향을 미치는 핵심 요소 중 하나다.

이론적으로 반도체 소재를 당기거나 볼록하게 만들면 전하 이동도를 높일 수 있지만, 딱딱한 실리판 기판에 인위적으로 힘을 가하기 어려웠다.

박준규 박사 연구팀은 입자빔을 쪼여 전류가 흐르는 반도체 박막 밑에 도핑된 실리콘 산화 절연막을 부풀리는 방법으로 실리콘 기판에 힘을 가하는 데 성공했다.

절연막의 부피가 팽창하면서 상부 반도체 박막이 당겨지도록 만든 것이다.

실험 결과 실리콘 산화 절연막이 1.18% 팽창하면서 전하 이동도가 기존 대비 최대 2.5배 상승한 것으로 확인됐다.

또 입자빔이 반도체 박막을 지나는 과정에서 전하 밀도가 기존 대비 최대 6배 상승하는 부가적 효과도 나타났다.

연구팀은 범용 반도체 기판으로 쓰이는 산화알루미늄 절연막에서 이 기술을 재현하는 데 성공했다.

박준규 박사는 "방사선 기술을 활용해 반도체 성능을 획기적으로 개선할 수 있다"며 "박막 트랜지스터 형태의 반도체 소자를 사용하는 디스플레이나 태양전지 산업에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

jyoung@yna.co.kr

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