KISTI, p형 산화 반도체 소재 후보 물질 발굴

한국과학기술정보연구원(KISTI)과 서울대학교 한승우 교수 연구팀은 KISTI 슈퍼컴퓨터 누리온을 활용해 대규모 연구데이터를 생산함으로써 P형 산화반도체 소재 후보 물질을 발굴했다고 8일 밝혔다.

P형 반도체는 태양전지, 광전자 소재와 같은 거의 모든 형태의 전자소자에 필요로 하는 핵심적인 소자이다. 특히, 투명한 전자소자를 만들기 위해 충분한 띠틈(band gap)을 가지면서도 전하의 이동이 원활한 P형 산화반도체가 반드시 필요하다. 기존의 P형 산화반도체는 산소가 가지는 국소전하로 인해 전하의 흐름이 어려워지는 단점을 가지고 있었다.

이러한 단점을 보완하기 위해 연구팀은 KISTI의 누리온 슈퍼컴퓨터를 활용, 존재 가능한 다수의 P형 반도체 구조의 전기적 특성을 시뮬레이션을 통해 알아냈다. P형 반도체의 성능을 분석하기 위해 필요한 수소 불순물의 에너지를 시뮬레이션을 통해 도출해내기 위해서는 대규모 계산이 필요하다.

따라서, 연구팀은 띠틈 에너지 및 전도띠의 산소원자의 기여도를 활용하여 P형 반도체로서의 활용 가능성을 우회적으로 얻어냈다. 1만 7700개 물질을 대상으로 연구팀에서 자체적으로 수립한 스크리닝 기법을 도입하여 총 156개의 선도 P형 산화반도체 후보군을 도출했다. 이중 전자전달이 빠르게 일어나면서 충분한 에너지 장벽을 가지고 있는 두 개의 후보물질(NaNbO2, La2SiO4Se)에 대해 높은 온도(1000K 이상)에서 구조안정성을 시뮬레이션을 통해 입증했다.

KISTI 슈퍼컴퓨팅응용센터 염민선 센터장은 "슈퍼컴퓨터를 활용하여 대규모 연구 데이터를 생산하고, 고속으로 처리함으로써 데이터 기반 연구와 인공지능 연구를 활성화할 수 있도록 더욱 노력하겠다"라고 말했다.
김성현 기자 larczard@