고성능 페로브스카이트 트랜지스터 인쇄 가능: POSTECH 혁신

포항공과대학교(POSTECH) 연구팀이 무기 금속 할라이드 페로브스카이트를 사용하여 p형 반도체 트랜지스터 성능을 개선했습니다. 새로운 기술의 가장 큰 장점 중 하나는 용액 공정 페로브스카이트 트랜지스터를 반도체 회로처럼 단순히 인쇄할 수 있다는 것입니다.

페로브스카이트 기반 트랜지스터는 정공 이동도를 보이는 p형 반도체와 n형 반도체를 결합하여 전류를 제어합니다. 지금까지 적극적으로 연구되어 온 n형 반도체와 비교해 고성능 p형 반도체 제작은 도전이었습니다.

많은 연구자들이 우수한 전기 전도성 때문에 페로브스카이트를 p형 반도체에 활용하려 했지만, 열악한 전기적 성능과 재현성이 상용화를 가로막았습니다.

이 문제를 극복하기 위해 연구자들은 수정된 무기 금속 할라이드인 세슘 주석 삼요오드화물(CsSnI3)을 사용하여 p형 페로브스카이트 반도체를 개발하고 이를 기반으로 고성능 트랜지스터를 제작했습니다. 이 트랜지스터는 50cm²V⁻¹s⁻¹ 이상의 높은 정공 이동도와 10⁸ 이상의 온/오프 전류비를 보입니다. 이는 지금까지 개발된 페로브스카이트 반도체 트랜지스터 중 최고 기록된 성능입니다.

물질을 용액으로 만들어 연구자들은 문서 인쇄하듯 p형 반도체 트랜지스터를 단순히 인쇄하는 데 성공했습니다. 이 방법은 편리할 뿐만 아니라 비용 효율적이어서 향후 페로브스카이트 소자 상용화로 이어질 수 있습니다.

"새로 개발된 반도체 물질과 트랜지스터는 고급 디스플레이와 웨어러블 전자 기기의 로직 회로에 널리 적용될 수 있습니다. 실리콘 반도체와 수직으로 적층하여 적층 전자 회로와 광전자 소자에도 사용될 수 있습니다."라고 노용영(Yong-Young Noh) 교수가 설명했습니다.