[최종목표] 극한결함제어를 통한 우주환경극복 고성능 와이드밴드갭 반도체 개발- All-Oxide Peroveskite (AOP) 구조로부터 극한 결함제어를 통한 우주환경극복 고성능 UWBG 반도체 개발하는 것으로 최종 목표로 함. - 페로브 스카이트 산화물의 간 격자 상수 일치율과 안정성을 이용하여 단결정 품질의 이종 박막 성장하고 layer-by-laye...
초고에너지갭
극한환경
초격자산화물
페로브스카이트
에피성장
2
주관|
2021년 4월-2027년 2월
|5,475,000,000원
디지털 신기술 인재양성 혁신공유대학사업(차세대반도체)
본 과제는 차세대 반도체 분야를 이끌 인재를 만들기 위한 책임 있는 미래 인재양성 사업임.
연구목표는 다양한 전공 학생에게 진로 탐색 기회 제공을 위해 수준별 맞춤 교육을 운영하여 2,800명/년 이상 인력 양성 달성임. 핵심 연구내용은 초급·중급·고급·전문 단계 포함 11종 교과과정 운영, 산업체 요구 기반 PBL 강좌 연 18개 신설 및 45개 K-MOOC 개설, 유연학사제도 총 92건 운영, 교원 책임시수 감면·성과연봉 지원, 협약 100여개 기업 취업 연계 및 인턴·장학금 제공, KMOOC·교과과정 공동활용 확산과 재직자 교육 실행임. 기대효과는 반도체 비전공 인문·이공계 취업역량 강화 및 수료생의 현장 인터뷰 기반 직무능력 증대임
유기금속 화학기상증착법을 이용한 웨이퍼 스케일 이차원 구조 다원화합물 전이금속 디칼코게나이드계 성장 및 차세대 전자소자 응용 기술 개발
(1) 다원화합물 전이금속 디칼코게나이드 이차원 소재 「설계-성장-물성평가-분석」를 통한 광학적/전기적 특성 연구
▷ 이차원 소재 다원화합물 설계 및 소재 스크리닝
▷ 조성 제어가 가능한 대면적·고균일 MOCVD 성장 조건 최적화
▷ 다원화합물 이차원 소재의 광학적 및 전기적 물성 평가 및 분석
(2) 조성비, 상변환 및 도핑 및 밴드갭 제어를 통한 전기적 특성 향상 메커니즘 개발
▷ 상변환 및 도핑에 따른 금속전도전이/전하밀도 제어 및 캐리어 이동도 향상 연구
▷ MX2xX´2(x-1), M2xM´2(x-1)X 화합물의 조성비 제어를 통한 전기적 특성 연구
▷ 분광분석을 통한 도핑에너지 준위 및 밴드갭 분석
(3) 전자소자의 나노구조설계를 통한 저전력·고성능 차세대 소자 개발
▷ 전자소자 나노구조설계 전략 (터널링 전계효과트랜지스터, 이차원소재 헤테로구조)
▷ High-K 절연체 및 Negative capacitor 물질 적용 전략을 통한 소자성능 증대
유기금속 화학기상증착법을 이용한 웨이퍼 스케일 이차원 구조 다원화합물 전이금속 디칼코게나이드계 성장 및 차세대 전자소자 응용 기술 개발
(1) 다원화합물 전이금속 디칼코게나이드 이차원 소재 「설계-성장-물성평가-분석」를 통한 광학적/전기적 특성 연구
▷ 이차원 소재 다원화합물 설계 및 소재 스크리닝
▷ 조성 제어가 가능한 대면적·고균일 MOCVD 성장 조건 최적화
▷ 다원화합물 이차원 소재의 광학적 및 전기적 물성 평가 및 분석
(2) 조성비, 상변환 및 도핑 및 밴드갭 제어를 통한 전기적 특성 향상 메커니즘 개발
▷ 상변환 및 도핑에 따른 금속전도전이/전하밀도 제어 및 캐리어 이동도 향상 연구
▷ MX2xX´2(x-1), M2xM´2(x-1)X 화합물의 조성비 제어를 통한 전기적 특성 연구
▷ 분광분석을 통한 도핑에너지 준위 및 밴드갭 분석
(3) 전자소자의 나노구조설계를 통한 저전력·고성능 차세대 소자 개발
▷ 전자소자 나노구조설계 전략 (터널링 전계효과트랜지스터, 이차원 소재 헤테로구조)
▷ High-K 절연체 및 Negative capacitor 물질 적용 전략을 통한 소자성능 증대
○ 최종목표로 제시한 전기적특성지수 µ>100 ㎝2/V·s 및 SS<30 mV/dec 는 대면적 다결정 이차원 소재에 있어서 상용화 가능성을 제시하는 수준으로 원천특허 확보가 가능합니다.
○ 現대표적인 전이금속 디칼코나이드 이차원 소재인 MoS2의 경우, 최초 CVD 성장 기법으로 개발 시 µ~0.1 수준으로, 후속연구를 통하여 상용가능 수준인 µ>10 ㎝2/V·s 을 구현하였습니다.
○ 개발 소재는 원천특허화하여 국제적 이차원 소재 연구 및 상용화의 주도권을 확보하겠습니다.
본 과제는 환경감지용 가스센서에 쓰일 이차원 소재 기반 전계효과 트랜지스터(FET)를 개발하는 연구임.
이차원 소재(MoS2, MoTe2) Si 기판상 MOCVD 직접증착의 최적 성장 조건 및 Chemical potential 조절 기반 불순물·구조 제어를 수행하고, 8인치 대면적 고균일도 증착(단원자층 90% 이상)을 목표로 함. 또한 Transmission line model 기반 저저항 금속전극, 저온 4-Probe station 평가, 포토리소그래피 공정 최적화를 통해 FET 소자를 구현함. 반도체형 FET 타입 COx, Ox, NOx, NH3 가스 센서 공정·측정 기술을 개발해 지능형 고성능 센서 원천기술 확보 및 가스센서 소자 원천기술 수입대체·상용화 비용 절감 효과가 기대됨.