KIST(한국과학기술연구원·원장 윤석진)는 황도경 광전소재연구단 박사와 이기문 군산대학교 물리학과 교수가 공동으로 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발하고, 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현했다고 28일 밝혔다. 연구내용은 국제학술지 'Advanced Materials'에 게재됐다. 

이 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자와 논리소자 연구가 진행 중이지만, 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체보다 의도적으로 불순물을 주입해 특성을 조절하는 도핑을 통한 전기적 제어가 어려워 다양한 논리회로 구현에 한계가 있다.

연구팀은 2차원 전극물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석을 이용해 문제를 해결했다. 기존 2차원 반도체 소자는 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠지만, 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화해 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 이는 다시말해 , N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행이 가능한 것으로, 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현이 가능하다.

황도경 박사는 "기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것"이라며 "개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것"이라 기대했다.