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'[금과터]12/1(금)마법의 돌 반도체' 글 입니다.

[금과터]12/1(금)마법의 돌 반도체

분류 : 공동체 명 부서명 : 부서 명 작성자 : 관리자 작성일자 : 2017.12.01

조회수 3267

첨부파일 : No File!

○강 연 일 : 2017년 12월 1일(금)


○강 연 자 : 오 데레사교수( 청주대학교, 반도체공정연구실)




그림1 마법사 헤리포터의 투명망토를 구현할 수 있는 투명반도체 기술. 진공관 트랜지스터가 바딘, 브라타인, 쇼클리에 의해서 발명된 집적회로 반도체로 탄생되었을 당시, 반도체는 “마법의 돌”로 불렸다.


○ 연구배경

   20세기 최고의 발명품으로써 반도체가 언급되는 것은 두말할 필요도 없습니다. 석기시대, 청동기, 철기시대를 지나 현재 우리들은 양자역학기반의 실리콘 반도체시대를 살아가고 있습니다. 21세기의 첨단기술로 불리는 나노기술도 그 근간에는 양자역학의 새로운 혁신들이 깔려 있다. 양자역학을 통해 반도체나 초전도체의 기본 메커니즘을 밝혔을 뿐만 아니라 나노기술이나 양자계산, 인공지능과 같은 새로운 기술의 발전이 이루어지고 있다. 양자계산의 개념과 양자이론적인 논의를 토대로 양자컴퓨터를 실험적으로 구현하려는 노력이 활발하게 진행되어서 인터넷 기반의 AI 인공지능이 등장하고 있는 시대에 살고 있다. 구제적으로는 반도체 트랜지스터의 개발과 트랜지스터의 진화를 통하여 미래에 예측되는 기술의 발달에 대하여 생각해 볼 수 있다.


○ 강연 소개 
 마법의 돌 반도체를 가지고 할 수 있는 것은 무엇일까?
 반도체를 이용하여 할 수 있는 것으로는 다이오드와 트랜지스터 소자가 있는데 구성원리를 살펴보면 다이오드는 구조가 간단한 PN 접합으로 구성되어 있고 트랜지스터는 2개의 다이오드로 이루어져 있다. 다이오드는 스위치이고 전류가 통하면 on, 전류가 통하지 않으면 off가 된다. 그래서 다이오드하면 떠오르는 것이 있다. LED 조명이다. 전류가 통하면 on 전류가 통하지 않으면 off 된다. OLED는 다이오드를 2개 사용하는 트랜지스터로 on/off를 정교하게 수행하는 전자소자라는 것을 알 수 있다. 그래서 LED와 OLED의 동작원리는 스위치구나하고 간단히 이해할 수 있다. LED는 아이돌 공연에서 어두운 배경을 빛으로 밝혀주는 좋은 조명도구이고, OLED는 내손 안에 스마트 폰이 바로 OLED 기술로 탄생된 것이다.


그림. 최초의 에디슨 전구


 최초의 전자 조명은 무엇이었을까?
에디슨의 전구이다. 에디슨의 전구는 두 개의 전극을 이용하여 +전극과 -전극에 각각 양전하와 음전하를 연결하여 전기를 흘려보내주면 진공상태에 있는 필라멘트에서 전기가 빛에너지로 변환되는 원리이다. 단 이때 조건이 있다. 전자가 전기선 밖으로 튀어나오기 위해서는 필라멘트주변이 진공상태로 되어 있어야만 한다. 저항이 전혀 없는 곳이라야만 전자가 밖으로 빠져나올 수 있고 빛으로 바뀔 수 있다.
트랜지스터를 대표하는 반도체 산업은 데스크 탑에서 노트북 핸드폰 스마트폰으로 진화하여, 점점 더 작게, 그리고 점점 더 얇고 투명할 수 있게 개발되고 있다. 스마트폰, 노트패드와 같은 디스플레이 전자기기들이 점점 작아지고 얇아지는데도 불구하고 성능은 더욱 향상되어가고 있고 투명하거나 구부릴 수 있는 디스플레이가 만들어지고 있다. 이러한 디스플레이들은 어떤 것이 있으며 휘어질 수 있는 기술이 어떻게 가능한 것인지에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 투명하고 유연한 트랜지스터 소재개발의 필요성에 따라 채널물질로 산화물반도체가 등장하였다. 투명하면서도 휘어지는 디스플레이를 만들기 위한 많이 연구되고 있는 물질 중에 IGZO 산화물 반도체 물질을 이용한 트랜지스터기술이 있다. 투명하고 휘어질 수 있는 장점을 갖는 IGZO 산화물 반도체 트랜지스터이지만 낮은 이동도과 비안정성에 대한 문제를 극복하기 위해서 채널층에 불순물을 주입하여 이동도를 높이는 트래핑원리에 의해서 전송이 이루어지도록 하는 기술을 이용한다. 그리고 또 한가지 극복할 수 있는 기술이 있다면 양자터널링 방법이다. 양자터널링 하면 떠 오르는 QLED가 있다. 이것은 양자 알갱이를 이용한 기술이며 양자터널링 기술은 아니다. 양자터널링 기술은 아직도 여전히 연구진행 중이다.  

  
○ 연구실 소개
반도체연구실은 반도체 구성 원리를 이용하여 반도체 소자를 만들고 테스트를 하는 일을 주로 하고 있다. 반도체 소자에는 다이오드, 트랜지스터, 태양전지 셀, OLED, 메모리 소자들이 있으며, 이러한 소자들을 제작하기 위한 반도체 공정장비로 진공증착기, PVD, CVD, 스퍼터 장비 등이 갖추어져 있고, 성능분석을 위한 반도체 분석장비로 엘립소미터, FTIR, 반도체 파라미터어날라이저 등을 갖추고 있다. 반도체소자특자 분석에 의한 논문들과 20여개의 국내외특허들, 국제 3대 인명사전 등재 등은 반도체소자 연구실의 분위기를 알 수 있게 해준다. 또한 최근에 등록이 된 투명하고 플렉서블한 트랜지스터의 기술특허는 그 용도가 다양하여 다방면에서 창작물이 개발되어 실용화할 수 있는 방안을 모색하고 양산화를 기대하고 있다.