대표적인 와이드 밴드갭 반도체 물질인 질화 갈륨(GaN)은 우수한 물질 특성(높은 전자 이동도, 높은 전자 포화 속도, 임계 전기장) 덕분에 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 수직 GaN 소자는 고전압, 대전류, 높은 항복 전압 특성을 가져 전력 전자 응용에서 가장 유망한 후보 중 하나로 여겨집니다. 그중 수직 GaN 기반 PN 접합 다이오드(PND)는 고품질 에피택시와 소자 구조 설계를 바탕으로 큰 성능 향상을 보였습니다. 그러나 소자 에피택시 품질은 추가 개선이 필요합니다. 소자 전기 성능 측면에서 소자 가장자리에서의 전기장 집중 효과는 조기 항복을 유발하고 GaN 물질의 우수성 발현을 제한하는 시급한 문제지만, 현재 가장자리 종단 기술로 완화되고 있습니다. 이 리뷰는 물질 에피택셜 성장과 가장자리 종단 기술의 발전을 강조하고, 이어서 현재 GaN 개발 현황과 실리콘 카바이드(SiC)에 대한 물질 및 소자 측면의 잠재적 우위, GaN 쇼트키 배리어 다이오드(SBD)와 PND의 메커니즘 및 특성 차이, 수직 소자가 수평 소자에 비해 갖는 장점을 탐구합니다. 이어서 전력 시스템용 수직 GaN PND의 설계 동향과 초기 단계 수직 GaN PND를 포함한 전망을 제시합니다.
산업과 경제의 급속한 성장으로 세계 에너지 소비가 과거 몇십 년보다 훨씬 빠르게 증가하고 있습니다. 따라서 증가하는 에너지 소비를 완화하기 위해 첨단 에너지 절약 기술이 필요합니다.
실리콘 기반 소자는 현재 전력 소자 중 지배적인 유형입니다[1]. 이 중 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 구조는 1982년 발명 이후 전력 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)와 MOSFET를 대체하는 추세를 보이며 중요한 역할을 합니다[2]. 현재 IGBT는 전력 전자 분야에서 변환과 전송의 필수 요소입니다[3]. 그러나 실리콘 기반 전력 소자는 지금까지 근본적인 물질 한계에 도달했으며 전기 에너지 응용에 널리 사용되고 있습니다.
뛰어난 특성 덕분에 GaN은 SiC, GaN, Ga₂O₃, 다이아몬드를 포함한 와이드 밴드갭 반도체 물질 중 하나로, Si 기반 소자에 비해 지정된 항복 전압에 대해 낮은 정전용량과 저항으로 전력 소자를 제작할 수 있습니다. 따라서 GaN 기반 소자는 저에너지 소비, 고전력 밀도, 고변환 효율의 전력 전자 시스템에 기여할 것으로 기대됩니다.
표 1에서 보듯 GaN은 상용화된 SiC보다 훨씬 높은 발리가 피규어 오브 메리트(BFOM)를 가지며, 이는 더 높은 전자 포화 속도와 임계 전기장 덕분입니다. 그러나 SiC는 더 나은 열전도율을 가집니다. 또한 GaN은 Ga₂O₃에 비해 더 높은 캐리어 이동도 μ와 열전도율을 가지며, p형과 n형 도핑을 모두 달성했습니다. 궁극의 와이드 밴드갭 반도체인 다이아몬드는 실용 단계에 도달하려면 상당한 진전이 필요합니다. 현재 GaN 기반 소자, 즉 3단자 소자(헤테로구조 전계 효과 트랜지스터(HFET)와 MOSFET)와 2단자 소자(SBD와 PND)는 핵심 연구 주제가 되었으며, 전력 정류와 전력 변환 응용에서 큰 진전을 이루었습니다.
본질적인 물질 특성에서 GaN은 SiC보다 약간 우월한 이점을 가집니다. 더 넓은 에너지 밴드갭, 더 높은 임계 전기장, 더 높은 전자 포화 속도, 전력 소자에 대해 3-4배 더 좋은 BFOM[6] 등입니다. 따라서 이러한 뛰어난 특성을 고려하면 GaN 기반 소자가 SiC 기반 대응 소자보다 우수해야 합니다. 실제 응용에서 수직 GaN 기반 소자는 우수한 물질 특성 덕분에 고전력 밀도와 고동작 주파수에 필수적입니다(그림 1).
가장 성숙한 와이드 갭 반도체인 SiC 소자는 지난 10년간 괄목할 만한 발전을 이루었으며 고전압, 낮은 특정 온 저항, 빠른 스위칭 속도 측면에서 유망한 성능을 보입니다[8]. 1980년대부터의 심오한 연구 기반과 낮은 결함(< 10⁴ cm⁻²)의 더 큰 SiC 기판 가용성 덕분에 SiC SBD와 접합 전계 효과 트랜지스터(JFET)가 2001년 최초 상용화된 SiC 기반 소자가 되었습니다. MOSFET와 BJT를 포함한 다른 SiC 기반 전력 소자도 고전압 및 전력 응용 분야에서 성공적으로 개발되어 인상적인 성능을 입증했습니다[9].
SiC에 비해 GaN 소자는 매우 느리게 발전했습니다. 불만족스러운 물질 품질이 이론적으로 우수한 특성 실현을 방해합니다. GaN 기판 부족으로 현재 단계에서 GaN 소자 연구는 주로 측면 구조(예: AlGaN/GaN 헤테로구조) 기반입니다. SiC 대응 소자에 비해 더 높은 전자 이동도(AlGaN/GaN에서 2차원 전자 가스(2DEG) 2000 cm²/V·s, 벌크 GaN 1000 cm²/V·s)와 더 높은 포화 속도(2.5×10⁷ cm/s) 덕분에 AlGaN/GaN 소자는 고주파 응용과 저전력 와트 수준에서 SiC 소자보다 선호됩니다[10]. 고주파 분야에서 AlGaN/GaN SBD는 우수한 전기적 수송 성능을 보이며 와트 수준에서 마이크로파 및 밀리미터파 응용에 더 적합합니다[11,12]. AlGaN/GaN SBD는 GaN SBD의 대표적 소자입니다. 2DEG의 높은 이동도는 AlGaN/GaN SBD가 수직 SBD에 비해 고주파 응용에서 엄청난 성능 이점을 가지며 낮은 턴온 전압도 유지함을 의미합니다. 최근 AlGaN/GaN SBD를 기반으로 입력 전력 6.4 W, 턴온 전압 0.38 V, 항복 전압(BV) 3000 V의 5.8 GHz 정류 회로가 구현되었습니다[13,14]. 최대 차단 주파수는 애노드-캐소드 거리 70 nm에서 0 V 기준 1 THz에 육박합니다[15].
GaN 기반 전력 소자에 있어 GaN 기판(벌크 GaN)은 에피택시 성장에 이상적이며, 동질 에피택시 기술로 격자 불일치를 제거할 수 있습니다. 벌크 GaN의 낮은 전위 밀도는 에피택셜 기판에 필수적인데, 높은 전위 밀도는 BV, 역방향 누설 전류, 생산량, 신뢰성 등 성능 특성에 영향을 미치기 때문입니다[16]. 최근 GaN 기판 진전에 힘입어 수직 GaN 기반 소자 개발이 추진되었습니다. 그러나 수직 3단자 소자 기술이 상대적으로 미성숙한 탓에 초기 단계에서 수직 GaN 다이오드가 핫 연구 주제가 되었습니다. AlGaN/GaN SBD와 비교해 수직 GaN SBD는 고주파 분야에서 낮은 역회복 시간과 낮은 도통 손실 등 유사한 장점을 가지며, 더 큰 전류 밀도와 더 적은 누설 경로를 가집니다[17,18].
GaN 기판에는 몇 가지 이슈가 있습니다. 첫째, 현재 GaN 기판은 10⁴–10⁶ cm⁻²의 전위 밀도로 이용 가능하지만, 이는 여전히 Si와 SiC 기판보다 훨씬 높습니다[19]. 둘째, 4-6인치 웨이퍼 크기와 합리적 비용(10 유로/cm²)의 SiC에 비해 2-3인치 크기와 상대적으로 높은 비용(100 유로/cm²)의 GaN 기판은 대규모 상용화와 생산성을 저해합니다[20]. 공급 업체 증가 외에도 이종 기판(Si, 사파이어, SiC) 위 헤테로에피택시는 GaN 기판 비용 절감의 대안이지만, 상대적으로 높은 격자 불일치와 결함 문제를 해결해야 합니다.
벌크 물질 이슈 외에도 GaN 다이오드의 과제는 고품질 p형 물질을 달성하는 것입니다. Al 이온 주입으로 p형 SiC를 형성하는 상대적으로 앞선 기술에 비해, 미성숙한 p형 이온 주입 기술과 p형 GaN의 낮은 수용체 활성화는 GaN 기반 소자 구조와 제작 개발을 제한하는 중요한 걸림돌입니다. 따라서 다양한 가장자리 종단 구조가 GaN 다이오드 성능 개선을 위해 제안되었으며 이는 본 리뷰의 핵심 부분을 이룹니다.
약 10년 전까지만 해도 벌크 GaN 기판이 없어 대부분의 GaN 다이오드(SBD와 PND)는 이종 기판 위에 제작되어 측면 또는 준수직 소자 구조를 가졌습니다[21]. 측면 또는 준수직 다이오드는 뛰어난 전기적 특성을 보이지만 소자 구조에서 기인한 본질적 단점을 여전히 겪습니다. 첫째, 격자 불일치와 결함은 불가피합니다. 둘째, 이종 기판 위 GaN 소자의 경우 GaN 드리프트 층과 이종 기판 사이에 버퍼 층이 필수적입니다. 버퍼 층의 응력 완화는 웨이퍼 휨을 유발해 GaN 에피택시 층 두께를 감소시킵니다[22]. 또한 큰 열 경계 저항(GaN-기판)은 고전력 밀도에서 작동하는 GaN 소자 성능에 심각한 영향을 미칩니다[23].
에피택시 기술 발전에 따라 낮은 전위 밀도의 프리스탠딩 GaN(FS-GaN) 기판이 수직 GaN 소자에 채택되면서 큰 진전을 이루었습니다. FS-GaN 기판 위 동질 에피택셜 GaN의 물질 품질은 눈에 띄게 향상되어 전력 응용 잠재력을 보입니다. 수직 GaN 소자는 측면 GaN 대응 소자의 단점을 완화할 수 있습니다. 첫째, 버퍼 없이 더 두꺼운 GaN 에피택셜 층을 성장시킬 수 있고, 드리프트 층 두께에 의해 결정되는 더 높은 BV(측면 GaN 소자 초과)를 얻을 수 있습니다. 한편, 최대 전기장이 소자 내부에 위치해 소자 표면에서 멀리 떨어져 있습니다(측면 소자에서 일반적으로 발생하는 전자 트래핑 효과 제거). 고품질 FS-GaN 기판 덕분에 2011년부터 수직 GaN 소자가 연구되었습니다[24]. 이후 높은 BV와 낮은 온 저항을 가진 수직 GaN PND가 제작되어 놀라운 성능을 달성했습니다.
실용 응용에서 다이오드는 전력 변환과 인버전의 필수 구성 요소입니다[25]. GaN의 독특한 물질 특성으로 GaN 기반 다이오드(SBD와 PND)는 주목할 만한 성능을 보이며 전력 응용 요구사항을 충족할 것으로 기대됩니다. 그림 2에서 보듯 PND는 600-5000 V의 내전압을 가진 GaN 소자 중 가장 넓은 범위를 커버해 더 넓은 응용 시나리오를 나타냅니다.
PND와 비교해 소수 캐리어 저장 문제가 없고 더 낮은 SBD 배리어 높이를 가진 GaN SBD는 낮은 순방향 턴온 전압(V_on)과 빠른 역회복 특성을 가지며, 이는 낮은 도통/스위칭 손실과 고주파 동작에서 SBD의 장점이 드러남을 의미합니다. 그러나 PND보다 낮은 BV 값을 가지며, 높은 턴온 전압은 높은 도통 손실을 초래해 회로와 시스템 효율을 저하시킬 수 있습니다[27,28].
고전력 분야에서 준수직 또는 수직 SBD는 AlGaN/GaN SBD에 비해 뛰어난 장점을 가집니다[29]. 또한 낮은 일함수 금속으로 배리어 높이를 조절해 0.5 V 미만의 낮은 턴온 전압을 달성할 수 있습니다. 그러나 낮은 배리어 높이는 높은 역방향 누설 전류를 유발하고 BV를 낮출 수 있습니다. 결과적으로 다양한 가장자리 종단 구조가 성능 개선을 위해 제안되었습니다. 다양한 가장자리 종단 기술의 도움으로[27,28,30,31] KA/cm²급 높은 전류 밀도와 1 kV 이상의 BV가 확인되었습니다. 한편 수직 SBD는 177-183 GHz 및 0 V에서 최대 902 GHz 차단 주파수 등 고주파 능력도 크게 보이며, 테라헤르츠 무선 통신 시스템의 전력원으로 기대됩니다[12,32].
n형 GaN에 대해 금속유기 화학 기상 증착(MOCVD)과 분자선 에피택시(MBE)로 Mg를 수용체로 사용해 성장한 p형 GaN이 도입되었습니다[33]. GaN SBD와 비교해 GaN PND는 낮은 특정 온 저항(R_on·A), 적절한 소자 안정성, 서지 전류 억제 능력 등 많은 장점이 있습니다. 높은 턴온 전압(> 3 V)과 상대적으로 낮은 스위칭 속도에도 불구하고, 더 높은 배리어 높이로 인한 초저 누설 전류와 높은 BV를 얻습니다. 0.6-5 kV의 높은 BV는 GaN 기반 PND의 가장 뛰어난 성능입니다. 따라서 GaN 기반 PND는 고효율과 저에너지 손실을 요구하는 고전력 응용을 위한 차세대 전력 시스템의 중요한 구성 요소로 큰 잠재력을 가집니다[34]. 수직 GaN SBD와 마찬가지로 GaN PND의 가장자리 종단도 애노드 주변 전기장 집중을 완화하기 위해 제작되며, 이는 뒤에서 자세히 설명합니다.
전력 소자에서 PN 접합은 새로운 접합 구조로도 다룰 수 있습니다. PND의 높은 BV와 낮은 역방향 누설 전류, SBD의 높은 스위칭 성능과 낮은 턴온 전압을 동시에 활용하기 위해 접합 배리어 쇼트키(JBS)와 병합 PN 쇼트키(MPS) 등 새로운 소자 구조가 쇼트키 접촉 영역에 p형 격자 영역을 형성해 SBD와 PND를 결합합니다. JBS 또는 MPS 소자는 SBD의 순방향 도통 특성과 PND의 역방향 차단 특성을 가지며, 기존 PND와 SBD보다 각각 더 나은 스위칭 성능과 더 높은 역방향 전압을 가질 것으로 기대됩니다[35].
고전력 응용 외에도 GaN PND는 낮은 암전류(수 pA)의 GaN 기반 PN 접합 포토다이오드 덕분에 발광 다이오드(LED), 포토디텍터, 화염 감지 등 광전자 소자로도 채택됩니다[36,37].
GaN의 우수한 물질 특성 덕분에 GaN 기반 소자는 전력 전자 응용에서 가장 뜨거운 반도체 물질 중 하나로 널리 연구되고 활용되었습니다. GaN 기반 소자 중 수직 GaN 기반 PND는 상당히 탐구되었으며 훌륭한 BFOM을 보입니다. 가장자리 종단 기술은 애노드 패드 주변 전기장 집중을 완화하는 데 필수적입니다.
본 리뷰에서는 물질 에피택시 성장과 가장자리 종단 기술의 발전을 주된 강조점으로 다루고, 이어서 현재 GaN 개발 현황, GaN SBD와 PND의 메커니즘과 특성 차이, 수직 소자가 측면 소자보다 갖는 장점을 설명합니다. 본 리뷰는 전력 시스템용 수직 GaN PND의 설계 동향과 초기 수직 GaN PND를 포함한 전망을 제공합니다. 수직 GaN PND의 각 층에 해당하는 에피택셜 성장 개발은 2절에서 소개합니다. 가장자리 종단 기술은 3절에서 탐구합니다. 4절에서는 Si 기판 위 수직 GaN PND를 대안적 방법으로 제시합니다. 마지막으로 수직 GaN PND의 미래 개발에 대한 결론과 전망을 제공합니다.
주류 에피택셜 공정으로 수직 소자 에피택셜 층은 현재 주로 수소화물 기상 에피택시(HVPE)로 제작된 도전성 GaN 기판 위에 MOCVD로 성장됩니다. 이 구조에서 기판 품질은 후속 에피택셜 구조에 직접 영향을 미칩니다. 소자의 많은 실패 메커니즘은 기판 에피택시 품질에서 기인합니다[38]. 순방향 및 역방향 I-V 성능, 특히 역방향 누설 전류와 BV 능력을 추가 개선하려면 고품질 도전성 GaN 기판을 확보해야 합니다.
HVPE로 성장한 기판은 상대적으로 저렴한 비용과 재현성 때문에 대량 생산에 가장 편리한 방법으로 여겨져 왔습니다[39]. 그러나 초기에는 미성숙한 성장 기술로 HVPE 성장 GaN 기판이 높은 배경 캐리어 농도(> 10¹⁹ cm⁻³)와 불만족스러운 결정 품질을 가져 소자 구조 성장에 채택되지 않았습니다. 에피택시 성장 기술의 급속한 발전으로 HVPE 고품질 벌크 GaN 물질이 점차 가능해졌습니다[40,41]. 기판 외에도 소자의 부분적 에피택셜 층을 이제 HVPE로 성장시킬 수 있으며, 탄소 프리 기술로 HVPE와 MOCVD 에피택셜 공정을 결합하면 MOCVD 단독 성장 소자에 비해 더 높은 전류 균일성과 GaN 표면 매크로스텝 제거가 가능합니다[42].
현재 최소 전위 밀도 10⁴ cm⁻² 미만의 상용 GaN 기판이 이용 가능합니다. 저결함 GaN 기판 위 GaN 수직 PND가 가공되었습니다. 그러나 웨이퍼 휨은 여전히 이슈입니다. 유망한 해결책으로 암모열법은 더 나은 에피택시 품질의 GaN 기판을 달성할 수 있습니다. 고압 오토클레이브와 초임계 암모니아로 스레딩 전위를 10⁴–10⁵ cm⁻²로 크게 줄일 수 있습니다[43]. 암모열법을 사용해 고도핑 n형(1×10¹⁹–1×10²⁰ cm⁻³) GaN 기판에서 0.001 Ω·cm²의 낮은 저항과 3 kV BV가 보고되었습니다[44]. 그러나 암모열법의 단점은 약 80-90 μm/일의 낮은 성장 속도로 실용 생산에 불리합니다. 성장 속도 개선과 높은 물질 품질 유지는 향후 연구의 유망한 방향입니다.
상용 GaN 기판 외에도 독특한 성능을 위한 기판들이 조사되었습니다. 비-Ga-평면(c-평면) 기판들이 포함됩니다. 일반적으로 Ga-극성(c-평면) 기판이 수직 GaN 소자에 사용됩니다. 그러면 후속 에피택셜 층은 급격한 분극 효과를 보입니다. 그러나 Ga-극성 대응물과 반대 방향인 N-극성 방향의 동질 에피택셜 층은 더 높은 분해 온도와 극성 의존 특성 덕분에 독특한 소자 특성을 보입니다[45,46]. N-극성 단결정 FS-GaN 기판으로 가장자리 종단 없이 2.2 MV/cm 전기장과 N₂O 표면 플라즈마 처리 및 필드 플레이트(FP)로 2.4 kV BV를 달성했습니다[46,47]. 또 다른 특수 GaN 기판인 m-평면도 비극성 특성으로 주목받습니다. m-평면에서 Ga:N 비율은 1:1인 반면 c-극성 기판은 Ga만, N-극성 기판은 N만 있습니다. 이 비극성 GaN 기판으로 PND 특성이 보고되었으며, 임계 전기장 2.0 MV/cm와 FP나 가장자리 종단 없이 높은 온/오프 비율을 달성했습니다[48].
고품질 도전성 GaN 기판이 존재하기 전에는 GaN PND가 주로 Si, SiC, 사파이어 등 이종 기판 위에 제작되어 소자 구조가 항상 측면 구조로 제한되었습니다. 측면 구조 기반 방법으로 에피택셜 품질 개선이 제안되었습니다. 측면 소자의 윈도우 영역에서 낮은 스레딩 전위(TD)를 고려해 마스크를 가로질러 측면으로 성장한 GaN 에피택셜 층은 훨씬 낮은 TD 밀도를 달성할 수 있습니다. 따라서 측면 에피택셜 오버그로스를 수행해 사파이어 기판 위 측면 PND용 GaN 에피택셜 층을 성장시켰습니다. 역방향 누설 전류가 3개 주기 억제되었습니다[49].
에피택셜 기술 발전에 따라 3×10⁻⁶ cm⁻²의 낮은 전위 밀도를 가진 고품질 단결정 GaN 기판이 이용 가능해졌고, GaN 기판 위 GaN PND가 제작되었습니다. MOCVD로 성장한 상부 에피택셜 층과 결합해 소자는 낮은 누설 전류와 600 V-4 kV의 높은 BV를 보이며, 이는 드리프트 두께 6-40 μm에 해당합니다[16,50]. 사파이어 기판 위 소자와 비교해 역방향 누설 전류와 BV가 크게 개선되었습니다[51].
네이티브 GaN 기판에서는 이종 기판 위 PND에서처럼 버퍼 층이 보통 PND 에피택셜 구조에 존재하지 않습니다. GaN 기판 위 PND의 버퍼 층 효과를 참고로 조사했습니다. 버퍼 층 존재는 드리프트 층의 결함 밀도가 낮음을 의미합니다. 한편, 더 두꺼운 버퍼 층과 더 얇은 드리프트 층으로 더 높은 BV를 얻을 수 있습니다. 소자의 역방향 누설 전류도 개선되었습니다. 이들 소자 파라미터는 버퍼 층 두께와 강한 관계를 가지며, 소자 순방향 특성에는 약간의 영향만 미칩니다[52].
상부 에피택셜 층은 이 부분에서 논의되는 MOCVD, 금속유기 기상 에피택시(MOVPE), MBE로 증착됩니다. PND 에피택셜 구조는 도전성 GaN 기판과 p-GaN 사이에 고도핑 n⁺-GaN 층과 n⁻-GaN 드리프트 층을 포함합니다(그림 3). 고도핑 n⁺-GaN 층은 일부 보고서에서 도전성 GaN 기판 위 전이 층 역할을 합니다.
일반적으로 BV는 소자의 응용 시나리오를 결정합니다. 예를 들어, GaN 대비 SiC 소자의 더 높은 BV는 전기 자동차와 고속 열차 등 고전력 및 고전압 응용에 SiC 소자 활용을 가능케 합니다(그림 1). 유사하게 PN 다이오드는 쇼트키 다이오드와 HEMT에 비해 더 높은 전압에 주로 적용됩니다. PND에서 BV는 주로 공핍 영역 확장에 의해 가볍게 도핑된 n⁻-GaN 층(드리프트 층)이 담당합니다(식 1, 인가 전압 V로, 순방향/역방향 바이어스 시 V는 양/음). 역방향 바이어스 하에서 공핍 영역이 더 확장되고, 역방향 바이어스 추가 증가로 항복이 발생합니다.
W_D = √[2ε_s(V_bi - V)/q · (N_A + N_D)/(N_A·N_D)] (1)
여기서 S, q, V_bi, N_D, N_A는 각각 접합 면적, 전자 전하, 내장 전위, 공여자 농도, 수용체 농도입니다[53].
공핍 폭에 따라 소자는 논펀치스루(W_D > W_Dm, W_Dm: 최대 공핍층 폭)와 펀치스루(W_D < W_Dm)로 나눌 수 있습니다. 에피택시 구조와 가장자리 이슈로 대부분 GaN 수직 소자는 펀치스루 타입에 속합니다. 즉, 항복 전 공핍 영역이 전체 n⁻-GaN 층을 넘어 n⁺-GaN 기판에 도달합니다.
또한 식 (2)에서 보듯 드리프트 층 두께를 늘리고 n형 도핑 농도를 낮추면 BV를 높일 수 있습니다.
BV = E_C·t - q·N_D·t²/(2ε_0·ε_r) (2)
여기서 E_C, q, t, N_D, ε_r은 각각 임계 전기장, 전자 전하, n⁻-GaN 층 두께, n⁻-GaN 층 순 캐리어 농도, 반도체 유전율입니다[54]. 다행히 경험적으로 더 두껍고 낮은 도핑의 드리프트 층은 순방향 도통 시 온 저항을 약간만 증가시킵니다.
드리프트 층 두께 증가로 BV를 높이는 것과 비교해 n⁻-GaN 층의 n형 도핑 농도 감소는 현재 Si, O 등 높은 배경 농도 때문에 어렵습니다. n⁻-GaN 층 도핑 농도를 추가 감소시키기 위해 비의도적 도핑 농도가 조사되었습니다. 많은 연구 그룹이 p-GaN과 접촉하는 공칭 i-GaN(약 10¹⁵–10¹⁶ cm⁻³)을 도입해 p-i-n 구조를 형성하고 다이오드 BV를 개선했습니다[55].
확실히 이들 조치의 전제 조건은 드리프트 층의 높은 에피택셜 품질입니다. 전위(TD)는 오프 상태 누설을 증가시키고 BV 특성을 저하시킬 수 있기 때문입니다[56].
GaN 수직 PND 드리프트 층 에피택셜 품질을 추가 개선하기 위해 GaN 기판 위 MBE 성장이 조사되었습니다. 매우 낮은 전위 밀도로 3 nA/cm² 미만 누설 전류와 3.1 MV/cm 전기장이 달성되었습니다. 거의 이상적인 항복 성능은 MBE가 GaN 수직 PND 에피택셜 층 성장에 효과적임을 나타냅니다[56]. 그러나 암모열 성장과 마찬가지로 에피택셜 속도도 단점입니다.
GaN 수직 PND의 중요한 구성 요소인 P-GaN은 1969년 HVPE로 GaN 등장 후 1989년 보고되었습니다[57,58]. 처음 청색 LED를 얻기 위해 사용되었습니다. 이후 p-GaN은 노멀리 오프 소자와 PND 등 전기 소자 분야에 점차 활용되었습니다. 수직 GaN PND에서 p-GaN은 드리프트 층과 PN 접합 층을 형성하는 경도핑(약 10¹⁹ cm⁻³)과 애노드 전극으로 옴접촉을 용이하게 하는 중도핑(≥ 10²⁰ cm⁻³) 농도에 해당합니다.
일반적으로 p-GaN 에피택셜 성장은 약 1000 °C에서 MOCVD로 수행되며 Mg²⁺을 수용체로 사용합니다. 성장한 p-GaN 층은 700-800 °C N₂ 분위기 또는 400 °C O₂ 분위기에서 고온 활성화되어 비교적 높은 정공 농도를 얻습니다[59-61]. 그러나 Mg-H 결합의 높은 이온화 에너지(150-200 meV)로 p-GaN 활성화율은 1-3%에 불과합니다. 낮은 활성화율은 온도와도 관련됩니다. Mg 도펀트는 ≥ 600 °C NH₃ 또는 수소 분위기에서 재패시베이션될 수 있습니다[62]. 정공 농도 개선을 위해 단순히 도핑 농도를 높이는 것은 불가능한데, p-GaN의 높은 도핑 농도는 층 결정 품질 악화와 자기보상 효과로 정공 밀도를 감소시킬 수 있기 때문입니다[63]. 현재 피크 정공 밀도는 보통 수용체 농도 약 3×10¹⁹ cm⁻³에서 달성됩니다[64]. p-GaN에 몇 가지 이슈가 있지만 관련 조사 보고는 많지 않습니다. 이는 두 가지 이유 때문일 수 있습니다. 하나는 물질 고유 특성과 에피택셜 장비의 한계입니다. 다른 하나는 현재 p-GaN으로도 비교적 좋은 소자 성능을 얻을 수 있기 때문입니다.
그러나 성장 조건 최적화와 새로운 에피택셜 공정은 여전히 조사 중입니다. 예를 들어 2017년 MBE로 비활성화 재성장 p-GaN이 제안되어 MOCVD 대비 장점을 보였습니다. 저수소 성장 환경으로 제작된 수직 GaN PND가 1.1 kV BV와 2.5 이상성 인자를 달성했습니다[65]. 또 다른 흥미로운 p-GaN 제작법은 초고압 어닐링(UHPA) 공정과 결합한 Mg 이온 주입입니다. 결과는 N₂ 압력 1 GPa에서 1573-1753 K 후 주입 어닐링 온도로 70% 높은 활성화율과 24.1 cm²/V·s 정공 이동도를 달성했으며, 이는 MOCVD 에피택시 성장 결과와 비교 가능합니다[66].
결론적으로 기판 측면에서 상용 저결함 GaN 기판이 이제 이용 가능합니다. 한편 에피택셜 기술은 여전히 개발 중으로 소자 성능에 강한 영향을 미칩니다. MOCVD와 비교해 MBE는 훌륭한 에피택셜 품질을 달성해 가장자리 종단 없이도 훌륭한 소자 성능을 냅니다. 그러나 느린 성장 속도와 높은 비용으로 MBE는 대규모 생산성에 부적합합니다. MOCVD 에피택시 성장은 여전히 실용 주요 생산 방법입니다. 따라서 MOCVD로 성장한 에피택셜 층 품질 개선이 시급한 과제이며, 상당한 시간이 소요될 것입니다. 따라서 이 단계에서 고급 소자 구조 설계나 조치로 훌륭한 성능을 추구합니다.
수직 GaN PND에서 BV는 중요한 파라미터입니다. 거의 모든 수직 GaN PND 연구는 역방향 내전압(BV) 향상에 초점을 맞춥니다. 그러나 PN 접합 가장자리, 공핍층 가장자리, 전극 가장자리에서 전기장 집중으로 조기 항복이 자주 발생합니다. 따라서 소자 전기장 집중을 줄이기 위해 고급 소자 구조 설계(가장자리 종단 기술)가 개발되었습니다. 다양한 가장자리 종단 기술이 이제 GaN PND 가장자리 전기장 집중 완화와 더 높은 BV를 위해 채택되었습니다. 이들 기술은 주로 필드 플레이트(FP), 이온 주입과 플라즈마 처리, 다양한 각도나 계단형 메사 에칭, 가드 링(GR)을 포함합니다[49,67-69]. 이들을 본 절에서 논의합니다.
FP는 게이트, 애노드, 접합 가장자리에서 피크 전기장을 멀리 이동시키기 위해 GaN 기반 소자에 널리 활용되었습니다. 이 방법은 역바이어스 하에서 PN 가장자리 전기장 강도를 완화하는 동일한 특징을 가집니다. 또한 FP 종단을 사용해 역전압 하에서 낮은 누설 전류와 높은 항복 전압을 달성할 수 있으며, 비교적 간단한 제작 공정을 가집니다.
FP 구조 장점은 간단한 제작 공정과 소자 공정 호환성입니다. 동시에 FP 유전체 층은 소자 패시베이션 층 역할도 합니다. 수직 GaN PND에 가장 일찍 가장 널리 사용된 가장자리 종단으로 비연장 FP 종단이 처음 사용되었습니다(그림 4a). FP 구조 제작을 위해 유도 결합 플라즈마(ICP) 건식 식각으로 메사 구조를 가공했습니다. 이후 플라즈마 손상 기생 누설 전류를 억제하기 위해 애노드 전극과 전체 메사 구조 위에 패시베이션 유전체 박막을 증착했습니다[70].
PN 접합 가장자리 주변 전기장 집중을 추가 완화하기 위해 FP 연장 금속을 전체 메사 위로 덮어 역방향 누설 전류 감소와 BV 향상을 도모했습니다[71]. 이 최적화된 FP 구조는 현재 수직 GaN PND 제작에 널리 사용됩니다. 그림 4b에서 보듯 연장 FP 구조로 BV가 3 kV 이상으로 상승했습니다. 동시에 역방향 누설 전류도 3 kV 역전압에서 매우 낮은 수준으로 억제되었습니다.
FP 구조 필수 구성 요소인 패시베이션 층은 소자 특성에 상당한 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 패시베이션 층이 필수적입니다. 시뮬레이션으로 고-k 유전율을 가진 패시베이션 층이 제안되었으며, 균일한 역방향 전류 흐름도 얻을 수 있습니다[50]. 이 이론에 따라 Ga₂O₃(유전율 10)를 패시베이션 박막으로 사용한 FP 종단 수직 GaN PND가 보고되었습니다. BV가 200 V에서 550 V로 크게 향상돼 Ga₂O₃ 같은 고-k 유전율 박막이 수직 GaN PND FP 종단 패시베이션 박막으로 유망함을 보여줍니다[72]. 그러나 FP 종단에도 단점이 있습니다. 주요 이슈는 유전체 층 증착 중 결함과 유전체-GaN 계면 결함으로 인한 캐리어 트래핑입니다. 이는 장기 사용 시 소자 성능 불안정을 초래합니다. 따라서 유전체 층 증착 공정 최적화가 조사되어야 합니다.
메사 식각은 평면 GaN 기반 소자 제작에서 인접 소자 분리를 위한 필수 단계입니다. 간단한 공정 덕분에 이 구조는 수직 GaN PND 공정에서 인기가 있습니다. PN 접합 가장자리에서 균일한 전기장 외에도 비파괴적이고 눈사태 특성을 가진 높은 BV를 PND에서 달성할 수 있습니다. 예를 들어 간단하지만 깊은 메사 구조로 훌륭한 성능을 얻을 수 있습니다. 그림 5a에서 보듯 수직 PND에서 10 μm 이상 깊이 메사 구조로 비파괴적 BV와 눈사태 특성이 확인되었습니다[73].
새로운 메사 구조가 그림 5b에서 조사되었습니다. 다중 메사(이중 메사) 구조가 수직 PND에 채택되었습니다. 일반적인 단일 메사 구조와 비교해 이중 메사 구조는 얇아진 상부 메사 p-GaN 하부로 피크 전기장을 PN 접합 가장자리에서 이동시킬 수 있습니다. 얇아진 p-GaN 층에서 정공이 완전히 공핍되기 때문입니다. 이중 메사 구조로 비파괴적 특성을 가진 4.7-4.8 kV 높은 BV를 성공적으로 달성했습니다. 순방향 I-V 특성 저하 없이 눈사태 능력도 얻었습니다[74]. 한편 이중 메사 구조는 준수직 PIN 다이오드에도 동일한 기능을 합니다[75]. BV가 낮은 누설 전류와 동시에 665 V에서 835 V로 향상되었습니다.
일반적인 수직 메사 구조 외에도 음수 베벨 메사 구조가 최근 PN 접합 가장자리 전기장 집중 완화를 위해 제안되었습니다. 음수 베벨 메사로 베벨 각도 θ가 90°에서 낮아질 때 가장자리 전기장이 감소 추세를 보입니다. 피크 전기장이 소자 내부로 이동합니다. [76]에서 실험적 조사로 베벨 메사 구조(그림 6a)가 동일한 FP 구조 사용 시 가파른 메사 PND의 3 kV BV에 비해 3 kV 이상 BV와 낮은 누설 전류를 유도함을 보였습니다. 추가 조사는 기술 컴퓨터 지원 설계(TCAD) 시뮬레이션으로 수행되었습니다. 베벨 메사 수직 GaN PND(그림 6b)에서 최대 전기장은 p-GaN 수용체 농도 N_A, n⁻-GaN 드리프트 층 공여자 농도 N_D, 베벨 메사 θ에 의해 결정됩니다. 이론적 분석과 시뮬레이션으로 더 작은 θ가 더 높은 E_pp(평행 평면 항복 전기장)로 이어질 수 있음을 보였습니다. 동시에 고정된 베벨 메사 θ에 대해 경도핑 p-GaN이 높은 BV 달성에 유리합니다. θ=10° 예로 실험 결과가 이를 뒷받침합니다. 평행 평면 항복 전기장 2.86 MV/cm를 달성했으며 이 결과는 시뮬레이션과 일치합니다[77].
FP 종단과 유사하게 메사 식각과/또는 절연체(또는 패시베이션 박막)가 가장자리 종단 공정에 필요합니다. 따라서 건식 식각 손상을 고려해야 하며, 이는 높은 역방향 누설 전류, 심지어 조기 항복을 유발할 수 있습니다. 동시에 식각 정밀도를 위한 식각 장비 요구가 높고, 식각 깊이 제어가 어렵습니다. 또한 손상 존재로 절연체와 식각 반도체 사이 더 복잡한 계면 상태가 생성돼 소자 신뢰성에 영향을 미칩니다. 결과적으로 손상 감소 또는 완화는 필수적입니다. 현재 일부 레시피(예: 테트라메틸암모늄 하이드록시드(TMAH)와 후공정 어닐링)가 식각 표면 처리에 채택되어 각각 습식 식각으로 손상 제거, 건식 식각 손상 복구로 성능을 개선합니다.
이온 주입은 가장자리 근처 전기장 집중 완화에 사용되었습니다. 비교적 간단한 종단 구조로 보상 종(예: O, H, Zn) 또는 비활성 종(예: Ar, N, He, Kr)을 종단 영역에 깊은 레벨 트랩 생성을 위해 주입하는 이온 주입 기반 기술이 GaN 소자에서 조사되었습니다[78-82]. 최근 수직 GaN PND 조기 항복 완화를 위해 이온 주입 종단(예: N, F, Mg, H)도 활용됩니다. 그러나 이들 이온 주입 종단 메커니즘은 다릅니다.
수직 GaN SBD[83]와 비교해 수직 GaN PND에서 N 주입은 p형 도펀트 보상을 위한 도너 유사 결함(N 공공과 N 간격)을 생성하는 다른 메커니즘을 드러냅니다. 그림 7a, b와 같이 N 주입 처리 후 p-GaN 전도도를 감소시키거나 제거(절연)할 수 있습니다[53]. BV 추가 향상을 위해 완전 보상되지 않은 층이 제안되었습니다. 즉, p-GaN에서 완전 보상 층과 부분 보상 층 결합입니다. 따라서 더 높은 BV가 기대되며 메커니즘은 시뮬레이션으로 분석되었습니다[84]. 실험 결과 부분 보상 p⁺-GaN N 주입으로 순방향 특성 저하 없이 1.68 kV BV를 유도할 수 있었습니다[85].
수소 플라즈마(H-플라즈마) 가장자리 종단도 p-GaN 전도도 감소에 기여하지만 다른 메커니즘입니다. H-플라즈마 처리는 p-GaN에서 강한 Mg-H 결합으로 도전성 p-GaN을 고저항성으로 변환하는 효과적인 패시베이션 방법입니다. N 주입과 달리 H-플라즈마 처리는 낮은 손상, 낮은 온도, 간단한 조작으로 수직 GaN PND에 더 적합합니다. 그림 8a에서 보듯 PND는 H-플라즈마 처리만으로 3.0 MV/cm 전기장을 보였습니다. 동시에 소자는 비교적 좋은 순방향 I-V 특성과 낮은 역방향 누설 전류를 보였습니다[86].
동시에 불소(F) 이온도 역바이어스 시 음의 고정 전하로 피크 전기장 조절 능력이 있습니다. 그러나 F 주입 가장자리 종단이 수직 GaN PIN 다이오드에서 수행되면 엄격한 설계와 구조 최적화가 필요합니다[87].
N, H, F 이온 주입 가장자리 종단 외에도 Mg 이온 주입은 ICP 건식 식각 손상에서 기인한 표면/계면 상태 변환 대체 방법입니다. 최근 새로운 Mg 이온 주입과 모트 메사 결합이 GaN 수직 PND의 도너 유사 손상 보상을 위해 채택되었습니다(그림 8b). 이후 0.7 mΩ·cm² 특정 온 저항으로 1.5 kV BV를 달성했습니다[88].
이온 주입 종단은 수직 GaN PND에서 높은 BV를 위한 효과적 방법입니다. 이온 주입 공정도 비교적 간단합니다. 그러나 고에너지 이온 주입 중 결정 손상이 발생합니다. 또한 일부 이온 주입 종단에서 결정 손상 완화를 위해 고온 후공정 어닐링이 필요합니다. 직사각형 이온 주입 프로파일이 추구되므로 주입 깊이를 정확히 제어해야 합니다. 마지막으로 이온 주입 공정은 간단하지만 고에너지 이온 사용으로 장비 비용이 비쌉니다.
플로팅 가드 링(GR)을 가장자리 종단으로 사용해 BV를 개선하는 것은 수직 GaN PND에 효과적입니다. 역방향 전압이 GR에서 전압 강하를 일으켜 전기장 집중을 완화하기 때문입니다. 동시에 GR 제작 공정은 애노드 금속 증착과 동기화돼 특수 공정이 필요하지 않습니다. 더 높은 BV를 위해 PND에 FP 구조 내 GR을 제작했습니다(그림 9a). 여기서 폴리이미드를 GR과 애노드 부분 사이 저항 소자로 배치해 추가 전압 강하를 유도했습니다. 저항 부분 덕분에 최대 5.0 kV까지 0.2-0.4 kV BV 증가를 얻었습니다. 일반 PND와 비교해 저항성 GR 소자는 1.25 mΩ·cm² R_on으로 유사한 순방향 I-V 특성을 보이지만 BFOM 20 GW/cm²로 더 낮은 역방향 누설 전류를 보였습니다[69].
플로팅 GR 외에도 H-플라즈마 기반 GR 구조가 가장자리 종단 형성에 적용되었습니다. 낮은 손상 외에도 H-플라즈마의 낮은 확산성이 GaN에서 비교적 이상적 프로파일을 생성합니다[89]. H-플라즈마의 p-GaN 패시베이션 효과로 도전성 p-GaN이 고저항성이 되고, 고저항성 p-GaN 링으로 GR 구조가 형성됩니다(그림 9b). 1-2 μm 좁은 GR 폭과 감소하는 간격으로 BV를 개선했습니다. 다양한 링 수 GR 구조를 측정했습니다. 링 없는 경우와 비교해 다양한 링 PND는 약 0.65 mΩ·cm²와 이상성 인자 1.65로 유사한 순방향 특성을 보였습니다. 더 많은 GR이 소자 가장자리 전기장을 추가 완화할 수 있습니다. 따라서 측정 후 링 수 증가로 더 높은 BV를 보였습니다. 결과적으로 PND는 10개 GR로 1.7 kV BV와 3.43 MV/cm 최고 전기장을 보였습니다[90].
GR 단점은 낮은 면적 이용률이며, GR 구조는 일반적으로 애노드보다 더 큰 면적을 필요로 합니다. 그러면 GR 폭과 간격 등 설계 난이도가 증가합니다. 현재 두 가지 이상 가장자리 종단이 단일 수직 GaN PND에 채택돼 더 높은 BV를 얻습니다. 이들 종단은 일반적으로 FP, 베벨 메사, 가드 링을 포함하며 비교적 간단한 제작 공정 덕분입니다. 한편 이들 종단은 이온 처리와 달리 GaN 결정에 외부 원소 도입을 의도하지 않아 소자 성능에 유리합니다. 그러나 에피택셜 층 품질이 여전히 상당한 비중을 차지합니다.
현재 수직 GaN-on-GaN 소자가 우수한 성능을 보이지만, GaN 기판의 높은 비용과 작은 직경이 여전히 대규모 시장 응용을 방해합니다. Si 기판의 대규모·저비용 장점을 고려해 GaN-on-Si 소자가 이 단계에서 상당한 주목을 끌고 있습니다.
Si 기판 위 준수직 PND에 고품질 버퍼가 필수적입니다. [91]에서 AlN 핵생성 층과 후속 성장 공정 최적화로 2.95×10⁸ cm⁻² 낮은 스레딩 전위 밀도와 720 cm²/V·s 높은 전자 이동도 GaN 드리프트 층을 얻었습니다(그림 10a). FP 구조로 소자는 0.33 mΩ·cm² R_on으로 820 V BV를 가집니다.
물질 불일치 과제 외에도 도전성 버퍼 층과 Si 기판은 Si 기판 위 완전 수직 PND에 근본적입니다. 그림 10b에서 n⁺-형 Si 기판을 수직 PND 캐소드로 처음 활용했습니다. 이후 Si 도핑 얇은 AlN 층과 GaN/AlN 변형 초격자 층을 사용해 소자 성능을 촉진했습니다[92]. FP를 가진 Si 기판 위 수직 PND가 제안되었으며, 1.5 μm 드리프트 층으로 288 V BV가 확인되었습니다. 또한 5.7 μm 드리프트 층 Si 위 PND에서 720 V 더 높은 BV가 그림 10c에서 보고되었습니다[93]. 도전성 Si 기판 방법과 달리 캐소드 옴접촉을 트렌치로 후면에 만들었습니다. 이는 일반 Si 기판과 버퍼 층을 선택적으로 제거해 n⁺-GaN 층에 도달하는 트렌치입니다.
도전성 Si 기판과 후면 트렌치 옴접촉 외에도 기판 제거 기술은 Si 기판 위 수직 GaN PND 생산 대안입니다. 그림 10d에서 레이어 전사 기술로 Si 기판 위 수직 PIN 다이오드를 가공했습니다. Si 기판 제거, 전사, n-전극, 측벽 패시베이션 후 소자는 3.3 mΩ·cm² 낮은 R_on과 350 V BV를 보였습니다[94]. PIN 다이오드에서 37.0 MV/cm² 높은 BFOM 값은 기판 제거 기술이 Si 기판 위 GaN 기반 PIN 제작에 효과적임을 보여줍니다. 그러나 다른 기술에 비해 기판 제거 부분에서 더 복잡한 제작 공정과 높은 생산 비용은 해결해야 할 이슈입니다.
대안적 기술 경로로 PND가 준수직 또는 수직 소자 구조로 Si 기판 위에 제작됩니다. Si 기판과 GaN 에피택셜 스택 간 상당한 물질 불일치 완화를 위해 더 효과적인 에피택셜 기술이 조사되어야 합니다. 더 높은 BV를 위해 더 두꺼운 드리프트 층도 필수적입니다. 이는 Si 기판 위 드리프트 층 두께가 약 5 μm라는 또 다른 핵심 이슈를 제기합니다.
수직 PND는 고전류(> 100 A)와 고전압(> 600 V)을 동시에 얻어 전기 자동차와 재생 에너지 처리 등 여러 응용 요구사항을 충족할 수 있습니다. 큰 진전에도 불구하고 수직 GaN PND 응용에는 비용과 기술적 한계 등 여러 장벽이 남아 있습니다.
FS-GaN 기판에 대해 일반적인 MOCVD로 낮은 스레딩 전위 고품질 에피택시가 달성되었습니다. FS-GaN 기판의 작은 크기와 높은 비용은 수직 GaN PND 응용을 좁은 범위에 가두며, 작은 크기는 GaN 가격도 상승시킵니다. 상용 GaN 기판은 2인치로 4-6인치 SiC와 8-12인치 Si 기판보다 훨씬 작습니다. 수직 GaN PND 주요 과제는 높은 에피택셜 품질 달성, 특히 높은 정공 농도 고품질 p-GaN 층 달성입니다. 최근 p-GaN을 열산화 또는 스퍼터링으로 합성한 NiOₓ로 대체하는 새로운 PND가 제안되었으며, 수직 PND 내 p-GaN 대체와 GaN SBD 가드 링 대체로 훌륭한 성능을 보였습니다[95-98].
수직 GaN PND는 가장 유망한 전력 소자 중 하나로 본 연구에서 리뷰되고 요약되었습니다. 수직 GaN PND 최근 진전, 다양한 물질(SiC 대 GaN)과 소자 구조(SBD 대 PND) 비교, 물질 에피택시 성장과 가장자리 종단 기술(FP, 메사, 이온 주입, GR 종단)이 논의되었습니다. 다양한 기술에 따른 R_on 대 BV 값이 그림 11에 그려져 있습니다. 에피택셜 기술 외에도 가장자리 종단 기술이 이 단계에서 수직 GaN PND 고성능 달성에 핵심 역할을 합니다. 소자 성능 측면에서 큰 진전에도 불구하고 수직 GaN PND 장점은 여전히 충분히 활용되지 않고 있습니다. 수직 GaN PND 특성은 후속 연구에서 소자 구조와 에피택셜 품질 최적화로 향상될 수 있습니다. 그러면 성숙한 가장자리 종단과 에피택셜 기술로 상용화된 수직 GaN PND가 곧 이용 가능해질 것입니다.
현재 연구 중 사용되거나 분석된 데이터셋은 합리적 요청 시 교신 저자로부터 이용 가능합니다.
나노물질
초록 마찰전기 효과 기반 에너지 하베스팅 소자는 다른 나노발전기에 비해 높은 출력 성능으로 큰 주목을 받아 웨어러블 응용에 다양하게 활용되어 왔습니다. 작동 메커니즘에 기반해 마찰전기 성능은 주로 마찰전기 소재 표면 전하 밀도에 비례합니다. 표면 작용기 변형과 마찰전기 소재 유전체 조성 변형 등 다양한 접근법으로 표면 전하 밀도를 높여 마찰전기 성능을 개선해 왔습니다. 특히 마찰전기 소재 유전적 특성 조절은 표면 전하가 마찰전기 소재 유전율에 비례하므로 표면 전하 밀도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 상대 유전율은 전자, 진동(원자)
초록 착용형 전자 기기 인기 증가로 플렉시블 에너지 변환 시스템 급속 발전 주도. 높은 이론적 에너지 밀도 가진 플렉시블 충전식 아연-공기 배터리(ZAB)는 착용형 전자 제품 적용 가능한 차세대 플렉시블 에너지 장치로 큰 잠재력 보여줍니다. 산소 환원 반응(ORR)과 산소 발생 반응(OER) 모두 전기화학적으로 촉매할 수 있는 고효율 대기 안정 음극 설계는 매우 바람직하지만 도전적입니다. ORR/OER 촉매용 플렉시블 탄소 기반 촉매는 크게 두 유형으로 분류: (i) 플렉시블 기판 인시투 수기반 자기지지 촉매; (ii) 플렉시블 기
