이현준 선임연구원(왼쪽)과 DGIST-LBNL신물질연구센터 김준서 선임연구원(오른쪽). 사진제공=DGIST
[대구=일요신문] 안대식 기자 = DGIST는 지능형소자융합연구실 이현준 선임연구원 연구팀이 산화물 반도체가 고속으로 구동할 때 발생하는 피로 누적에 의한 소자 파괴 현상(이하 피로 파괴 현상)의 원인을 세계 최초로 규명했다고 11일 밝혔다.
이현준 선임연구원 연구팀은 산화물 반도체로 제작된 전자소자가 고속으로 동작할 때 발생하는 소자의 피로 누적 현상의 원인으로 ‘비대칭적 국소 전자 흐름의 방해 현상’이 나타난다는 사실을 발견, 고주파수 교류신호 인가 실험과 수치 연산을 활용해 피로 파괴 현상을 증명했다.
실리콘 반도체에 비해 전도성이 우수한 산화물 반도체는 나노미터 수준에서도 물질의 전도성이 좋아 최근 산업체에서 활발하게 사용하고 있는 반도체 재료로 인공지능(AI)를 구현하기 위한 시스템 개발 등의 분야에서 활용하고 있다.
산화물 반도체는 높은 전자 이동도와 기존 반도체 양산 공정을 이용할 수 있다는 장점으로 차세대 디스플레이 소자의 핵심 소재로 주목받으며 산업체에서 다양한 전자제품에 적용하고 있다.
하지만 전기적 신호에 따른 피로 누적 현상으로 인한 여러 가지 문제점들로 인해 상용화에 어려움을 겪어 왔다.
이현준 선임연구원은 집적회로에서 인가되는 신호와 유사한 교류신호를 다양한 진동수 형태로 주입하는 신뢰성 평가 방법과 집적회로에서 발생하는 피로 누적 현상을 단위 소자에서 평가하는 방법을 동시에 적용해 피로 누적에 의한 소자 파괴 현상을 발견했다.
또한 이러한 피로 누적 현상은 비대칭적 국소 영역에서 발생하며 전자의 흐름을 방해하는 에너지 장벽으로 작용해 소자의 수명이 단축된다는 사실을 수치 해석 방법으로 증명했다.
연구팀이 규명한 피로 파괴 현상은 소자의 전기적 신호에 의해 작동되는 모든 전자제품의 수명 및 동작의 신뢰성과 밀접하게 관련된 것으로 전자소자의 정보 처리, 자료 전달 등의 오류를 최소화할 수 있는 핵심 기술 개발로 이어질 것으로 기대된다.
DGIST 지능형소자융합연구실 이현준 선임연구원은 “산화물 반도체 상용화에 큰 걸림돌로 여겨왔던 피로 파괴 현상의 원인을 세계 최초로 규명한 것이 이번 연구의 의의”라며 “후속 연구개발을 통해 피로 파괴 현상이 없는 차세대 지능형 전자소자를 개발해 관련 기술 상용화를 앞당기는데 노력하겠다”고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 2017년 8월호와 12월호에 각각 연속으로 게재됐다.
# 경북대, 고교생 대상 ‘KNU 오픈캠퍼스’ 실시
경북대학교는 지난 9일부터 19일까지 약 2주에 걸쳐 전국 고교생 3900여명을 대상으로 대구캠퍼스 등에서 ‘KNU 오픈캠퍼스’를 실시한다.
총 54개 학과가 참여한 이번 행사는 학생이 희망하는 학과를 직접 방문해 평소 궁금해 하던 전공 학문의 학습 내용과 졸업 후 진로에 대해 알아볼 수 있다.
또 학과 교수의 특강과 실험·실습, 재학생과의 대화 등 학과별 특성에 맞는 프로그램으로 구성됐다.
이유철 경북대 입학본부장은 “경북대는 고교생들에게 가능한 많은 전공체험 기회를 줄 수 있도록 매년 방학기간 동안에 대규모 전공체험 행사를 진행하고 있다”며 “실질적인 전공체험을 통해 고교생들이 진로 목표를 구체화하는 계기가 되길 바란다”고 말했다.
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