POSTECH Professor Yong-Young Noh resolves two decades of oxide

Professor Yong-Young Noh from the Department of Chemical Engineering at Pohang University of Science and Technology (POSTECH), along with Dr. Ao Liu and Dr. Huihui Zhu, postdoctoral researchers from

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Selenium alloyed tellurium oxide for amorphous p-channel transistors - Nature

Nature - Selenium alloyed tellurium oxide for amorphous p-channel transistors

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p형 비정질 반도체에 대한 연구 진행은 눈에 띄게 부진하다. n형 비정질 산화물 반도체, 특히 OLED 디스플레이 및 메모리 장치에서 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 기반 반도체가 널리 채택되고 있음에도 불구하고 p형 산화물 재료의 발전은 수많은 고유 결함으로 인해 방해를 받아 왔습니다. 이러한 난관으로 인해 전자소자 및 집적회로의 초석이 되는 np형 상보형 양극성 반도체(CMOS) 개발이 어려워졌습니다. 고성능 비정질 p형 산화물 반도체 장치를 달성하는 것은 오랫동안 거의 불가능한 과제로 여겨져 왔으며 학계는 20년 동안 실패한 시도에 직면해 있습니다.

그럼에도 불구하고 포스텍 노용영 교수 연구팀은 '불가능'해 보이는 것을 '가능'으로 변화시켰다.

연구팀은 조사를 통해 산소가 부족한 환경에서 희토류 금속인 산화텔루륨의 전하가 증가한다는 사실을 발견했습니다. 이러한 현상은 산소가 충분하지 않은 상황에서도 전자를 수용할 수 있는 수용체 준위가 생성되어 물질이 p형 반도체로 기능할 수 있게 되면서 발생합니다. 이러한 통찰력을 바탕으로 팀은 부분적으로 산화된 텔루르 박막과 셀레늄이 포함된 텔루르-셀레늄 복합 산화물(Se:TeOx)을 활용하여 고성능의 매우 안정적인 비정질 p형 산화물 박막 트랜지스터(TFT)를 성공적으로 설계했습니다.

실험 결과에 따르면 팀의 TFT는 p형 비정질 산화물 TFT에 대해 보고된 가장 인상적인 정공 이동도(15 cm 2 V -1 s -1 ) 및 온/오프 전류 비율(10 6 -10 7 )을 나타냅니다. 이러한 성과는 광범위하게 연구되어 온 기존 n형 산화물 반도체(IGZO 등)의 성능 수준과 거의 일치합니다.

또한 팀의 TFT는 전압, 전류, 공기 및 습도의 변동을 포함한 다양한 외부 조건에서도 탁월한 안정성을 보여주었습니다. 특히, 웨이퍼로 제조할 때 모든 TFT 구성 요소에 걸쳐 균일한 성능이 관찰되어 산업 환경에 적용할 수 있는 신뢰할 수 있는 반도체 장치에 대한 적합성을 확인했습니다.

포스텍 노용영 교수는 “이번 이정표는 OLED TV, VR, AR 기기 등 차세대 디스플레이 기술은 물론 저전력 CMOS, DRAM 메모리 연구에도 중요한 의미를 갖는다”고 낙관했다. 그는 “다양한 산업 전반에 걸쳐 실질적인 가치 창출을 촉진할 잠재력을 기대한다”고 덧붙였다.