빛·온도로 반도체 숨은 결함 정밀하게 분석

[앵커]
국내 연구진이 반도체와 태양전지 성능을 떨어뜨리는 숨은 결함, 이른바 '전자 트랩'을 기존보다 훨씬 정밀하게 찾아낼 수 있는 분석 기술을 개발했습니다.

반도체 성능과 신뢰성을 높이고 불량 원인을 정확히 파악해, 개발 비용과 시간을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다.

권석화 기자입니다.

[기자]
반도체와 태양전지 등 전자소자의 성능을 좌우하는 숨은 결함인 '전자 트랩'.

기존의 '전자 트랩' 분석 기법은 다른 물질과의 접합 구조를 따로 만들거나, 트랩의 특성과 전하 이동의 특성을 각각 따로 측정해야 하는 한계가 있었습니다.

이에 국내 연구진이 반도체 안의 전자 이동 특성과 '전자 트랩'을 한 번의 측정으로 동시에 분석할 수 있는 기술을 개발했습니다.

기존 '홀 효과 측정'에 빛과 온도라는 변수를 결합한 '포토홀 기법'을 한 단계 발전시킨 겁니다.

[김채연 / KAIST 신소재공학과 박사과정생 : 이 전도도-포토홀 전도도의 그래프가 원래는 만약에 결함의 영향이 크게 없다면 일직선을 띄어야 합니다./ 이 휘어짐 현상이 트랩에 의한 현상임을 확인할 수 있었습니다.]

빛을 약하게 비추면 새로 생성된 전자들이 먼저 트랩에 붙잡히고, 빛의 세기를 점점 높이면 트랩이 채워진 뒤 전자들이 자유롭게 이동합니다.

연구팀은 이 과정에서 나타나는 전도도 변화의 휘어짐을 분석해 트랩의 밀도와 에너지 위치를 계산해냈습니다.

그 결과, 기존 기술보다 약 1,000배 더 민감한 수준, 즉 세제곱센티미터당 1조 개 수준의 아주 낮은 트랩 밀도까지 검출하는 데 성공했습니다.

[신병하 / KAIST 신소재공학과 교수 : 태양전지와 같은 아주 고효율의 에너지 소재에서는 아주 적은 수의 트랩도 성능에 큰 영향을 끼칩니다. / 그래서 고효율의 소자를 개발한다면 저희처럼 아주 고민감도의 측정 방법이 필요하게 되는 거죠.]

연구진은 이번 기술로 반도체 성능과 신뢰성을 높이고, 불량 원인을 정확히 파악해 개발 비용과 시간을 크게 줄일 수 있는 새로운 분석 도구로 발전시킬 계획입니다.

YTN 사이언스 권석화입니다.

영상편집 : 황유민
디자인 : 정하림

YTN 권석화 (stoneflower@ytn.co.kr)

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