차세대 반도체 소재 '흑린' 물리적 특성 규명

표준연 배명호 박사팀 "흑린의 열전 현상 제어한다"

차세대 반도체 물질로 불리는 흑린의 물리적 특성을 국내 연구진이 밝혀냈다.

한국표준과학연구원은 양자측정센터 배명호 박사팀이 흑린 속 전하들이 열전현상을 일으킬 때 평면 방향(2차원)으로 흐른다는 사실을 발견했다고 14일 밝혔다.

온도가 다른 두 금속을 접촉하면 전기가 흐르는 데 이를 열전현상이라 한다.

인(P) 원소로 구성된 검은색 흑린은 떼어낸 절단면에 따라 전기 전도도는 높으면서도 열 전도도가 낮은 성질을 구현할 수 있어 효율이 높은 열전 소재이자 차세대반도체 소자로 주목받고 있다.

흑린 내부 기판과 가까운 원자층에 갇혀 있는 전하들은 위아래로 자유롭게 움직이지 못하고 평면 방향(2차원)으로만 이동하게 된다.

연구팀은 흑린 속 전하가 2차원으로만 흐른다는 사실에 착안해 3차원적 흑린 물질을 만든 뒤 열전 현상을 관측했다.

관찰 결과 산화실리콘 기판 표면의 불순물로 인해 전기장이 발생하면서 흑린의전하 흐름을 방해, 열전 현상에서도 전하가 2차원 방향으로만 흐르는 것으로 나타났다.

배명호 박사는 "산화실리콘 기판의 불순물을 조절하거나 불순물이 거의 없는 질화붕소 등 다른 종류 절연체를 활용해 흑린의 열전 현상을 제어하면 효과적 열전 반도체 소자로 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

충남대 최선재 석사와 한국표준과학연구원 김범규 박사가 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노 레터스'(Nano Letters) 온라인판 지난달 25일자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>