일부 반도체는 공기와 닿는 순간 표면이 산화되며 성능이 급격히 떨어진다. 국내 연구진이 이 문제를 줄이는 새로운 표면 처리 기술을 개발하고, 주석 기반 페로브스카이트 트랜지스터의 성능과 안정성을 동시에 높였다.
노용영 포스텍 화학공학과 교수 연구진은 성균관대, 중국 전자과학기술대 연구진과 함께 공기에 약한 주석 기반 페로브스카이트 반도체의 한계를 해결하는 방법을 찾았다고 2일 밝혔다. 연구 결과는 이날 국제 학술지 '네이처'에 발표됐다.
트랜지스터는 전기 신호를 켜고 끄는 작은 스위치다. 주석 기반 페로브스카이트는 전하가 잘 이동해 차세대 반도체 소재로 꼽혔지만, 표면의 주석 이온이 공기와 만나 결함을 만들면서 성능이 떨어지는 문제가 있었다.
연구진은 세슘-주석-아이오딘 반도체 표면에 칼륨 아세테이트를 처리하는 방식을 개발했다. 그러자 성능 저하를 일으키던 주석 이온이 휘발성 물질로 바뀌어 사라졌고, 그 자리에 칼륨 아이오다이드 보호층이 형성됐다.
그 결과 기존 소자가 공기 중에서 몇 분 만에 성능이 떨어졌던 것과 달리 새 소자는 4시간 이상 안정적으로 작동했다. 소자를 켜는 데 필요한 문턱전압은 낮아졌고, 100도 조건에서도 한 달 넘게 초기 성능을 유지했다.
노용영 교수는 "향후 인공지능(Al) 연산용 수직 적층형 DRAM 메모리 소자, 차세대 디스플레이 구동 회로를 비롯해 웨어러블 기기, 고집적 반도체 소자 등 폭넓은 미래 전자산업 분야의 핵심 기술로 쓰일 것"이라고 밝혔다.
참고 자료
Nature(2026), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10714-1