충격이온화를 통해 전자수가 10배 이상 급격한 증가하고 있다.
[대전=일요신문] 육군영 기자 = 이차원 반도체소재에서 에너지 발생을 획기적으로 극대화하는 기술이 개발됐다.
성균관대학교 유원종 교수 연구팀은 이차원 흑린 소재를 활용해 전자 소재 내에서 가속적 충격이온화에 따른 전자 발생 기술을 개발했다.
연구팀은 종이보다 얇은 이차원 소재의 전자 수송을 연구하던 중 흑린에서 충격이온화로 인한 전자수 증가 현상이 활발히 일어나는 것을 관찰, 흑린이 공기 중에서 산화되지 않도록 보호된 흑린 소자를 제작했다.
흑린 소자는 전압의 증가에 따라 전자수가 10배 이상 급증하고 전류도 가속적으로 증가한다. 실리콘 등 기존 반도체 물질에서는 높은 전압을 걸어도 전류가 더 이상 증가하지 않는 것과 대조된다.
이를 이용하면 반도체 성능 향상뿐 아니라 에너지 효율도 크게 높일 수 있다.
성균관 대학교 유원종 교수
유원종 교수는 “이 연구는 이차원 반도체소재 흑린의 충격이온화 현상을 통해 전자수가 폭발적으로 증가하는 현상을 발견한 것”이라며, 향후 “반도체, 태양전지, LED의 에너지 효율을 극대화하는 데에 적용될 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.
이 연구성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 8월 24일자에 논문명 ‘Impact ionization by hot carriers in a black phosphorus field effect transistor’로 게재됐다.
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