표준연, 에너지 손실 최소화한 고성능 2차원 다이오드 개발 성공

KRISS 연구팀이 수직형 다이오드 전자수송 특성 측정을 위해 준비하고 있다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박상열)이 에너지 손실을 최소화하면서도 극한 환경에서 작동하는 고성능 2차원 다이오드를 개발했다.

정수용 KRISS 양지기술연구소 책임연구팀은 기존 p형과 n형 반도체 결합 방식을 뛰어넘어 2차원 반도체 물질인 이셀레늄화텅스텐(WSe2)만을 사용해 수직형 다이오를 구현하는 데 성공했다.

p형과 n형으로 도핑된 다른 물질을 접합시키는 것이 기존 방식이었다면, 이번 기술은 도핑 현상을 이용해 WSe2 물질의 양 끝단에 p형과 n형의 특성을 유도했다는 차이점을 있다.

정수용 연구팀 기술의 또 다른 장점은 다이오드 전하수송 원리가 양자터널링 현상을 기반으로 한다는 것이다. 소자 구동 속도의 증가를 기대할 수 있어 초고속 전자소자에 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

연구원은 이번 기술이 기존 2차원 소자의 문제점을 개선해 뛰어난 성능과 안정성을 지니며, 전류밀도(단일면적당 전하수송 능력)에서 세계 최고 수준에 도달한 것으로 평가하고 있다. 연구결과는 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 12월에 게재됐다.

정수용 KRISS 책임연구원은 "이번에 개발한 수직형 다이오드 구조는 소자 구성이 간단하고 WSe2뿐만 아니라 다양한 이차원 물질에도 적용 가능한 플랫폼"이라며 "극고온·극저온·초고압 등의 극한 환경에서도 견딜 수 있는 초소형 소자에 활용할 수 있으며, 에너지 손실을 최소화할 수 있어 태양전지나 광원 검출기와 같은 미래 산업에서도 활용성이 높다"라고 말했다.
한윤창 기자 storm0238@