유원종 성균관대 교수팀 "충격 이온화로 전자 발생률 증가"
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 성균관대 유원종 교수 연구팀이 전자 소재 안에서 가속적 충격 이온화에 따른 전자 발생 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
충격 이온화는 고체 내 근접한 전하 반송자(전자 또는 홀) 사이 전기적 반응으로 추가적인 전자·홀 쌍이 생성되는 현상이다.
연구팀은 종이보다 얇은 이차원 소재 전자 수송을 연구하던 중 흑린에서 이런 현상이 활발히 일어나는 것을 관찰했다.
흑린은 말 그대로 검은색 인(원소기호 P)이다.
이차원 구조를 가지면서 나타나는 물질로, 차세대 반도체 소재로 주목받는다.
연구팀은 흑린이 공기 중에서 산화하지 않도록 '보호 흑린' 소자를 제작했다.
이 흑린 소자는 전압 증가에 따라 전자수가 10배 이상 급증하고, 전류도 가속적으로 증가한다.
높은 전압을 걸어도 전류가 더 증가하지 않는 실리콘 같은 기존 반도체 물질과 확연히 대조된다.
이를 이용하면 반도체 성능 향상뿐 아니라 에너지 효율을 크게 높일 수 있다.
유원종 교수는 "이차원 반도체 소재 흑린의 충격 이온화 현상을 통해 전자수가 폭발적으로 증가하는 현상을 발견한 것"이라며 "반도체, 태양전지, 발광다이오드(LED) 에너지 효율을 극대화하는 데 적용될 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(글로벌연구실) 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 24일 자에 실렸다.
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