January 23,2018

차세대 소재 산화물반도체 소자파괴 현상 원인 규명

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DGIST는 지능형소자융합연구실 이현준 선임연구원 연구팀이 산화물 반도체가 고속 구동할 때 피로 누적으로 소자가 파괴되는 원인을 세계 최초로 규명했다고 11일 밝혔다.

전기적 신호로 작동하는 모든 전자제품 수명 및 동작 신뢰성과 밀접한 이번 연구는 정보 처리 오류를 최소화하는 핵심 기술 개발로 이어질 것으로 기대한다.

연구팀은 산화물 반도체로 제작한 전자소자가 고속으로 동작할 때 발생하는 피로 누적 현상 원인으로 ‘비대칭적 국소 전자 흐름 방해 현상’이 나타난다는 사실을 발견했다.

산화물 반도체는 실리콘 반도체보다 전도성이 우수하고 나노미터 수준에서도 전도성이 좋아 인공지능(AI) 구현 시스템과 차세대 디스플레이 분야에 적용하려는 시도가 활발하지만, 피로 누적 현상으로 상용화에 어려움을 겪었다.

또 피로 누적 현상이 비대칭적 국소 영역에서 발생하고 전자 흐름을 방해하는 에너지 장벽으로 작용해 소자 수명을 단축한다는 사실을 수치 해석 방법으로 증명했다.

이현준 선임연구원은 “산화물 반도체 상용화에 걸림돌로 여겨온 피로 파괴 현상 원인을 규명한 것이 이번 연구 성과다”며 “후속 연구개발로 피로 파괴 현상이 없는 차세대 지능형 전자소자를 개발해 관련 기술 상용화를 앞당기도록 노력하겠다”고 말했다.

연구 결과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 레포츠’ 2017년 8월호와 12월호에 연속으로 실렸다.

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