KAIST, 인듐 셀레나이드 기반 ‘혁신적 다기능 트랜지스터 개발’

KAIST 전기및전자공학부 이가영 교수 연구팀이 나노 반도체 인듐 셀레나이드(InSe)를 기반으로 한 양극성 다기능 트랜지스터를 개발했다.

30일 KAIST에 따르면 인듐 셀레나이드는 인듐과 셀레늄으로 이뤄진 2차원 층상구조 반도체로, 기존에는 N형 반도체로만 활용돼 왔다. 하지만 P형 트랜지스터 구현에 필요한 정공(양 전하 입자)을 유도하기 어려워 상보적 회로 구현 및 상용화의 걸림돌이 돼 왔다.

이가영 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 새로운 소자 구조 설계를 도입했다. 연구팀은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선, 전자와 정공이 선택적으로 흐를 수 있는 양극성 특성을 구현하는 데 성공했다.

이번에 개발된 트랜지스터는 N형과 P형 모두에서 꺼짐/켜짐 비가 각각 10억(10⁹) 이상을 기록하며, 실리콘 반도체 및 기존 양극성 2차원 반도체보다 월등한 성능을 보였다. 단일 소자로 다양한 기능을 구현할 수 있는 간단한 구조를 도입해 공정 효율성과 회로 설계 유연성을 동시에 확보했다.

이가영 교수는 “이번 연구는 인듐 셀레나이드를 기반으로 한 P형 반도체의 가능성을 새롭게 제시했으며, 상보적 다기능 시스템으로의 응용 가능성을 입증했다”고 밝혔다. 

이 기술은 나노 반도체 소자의 제작과 집적 과정을 간소화하고, 전자회로 설계의 효율성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.

이번 연구는 KAIST 전기및전자공학부 김민수 석박통합과정, 염동주 석사과정, 석용욱 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했으며, 나노 물리 분야 권위 있는 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 12월 18일자에 게재됐다. 또한, 해당 논문은 저널 표지 논문으로 선정되는 영예를 안았다.