일본산업뉴스요약

고성능 흑린 트랜지스터 개발
산화되지 않고 피막 제어

도쿄대학대학원 종합문화연구과 사토 대학원생와 우에노 교수는, 도쿄공업대학 프런티어재료연구소의 사사카와 교수와 공동으로 ‘포스트 그래핀’으로서 주목 받는 흑린(Black phosphorus)을 사용한 고성능 트랜지스터를 개발했다. 흑린은 탄소물질 그래핀보다 밴드 갭이 크고 트랜지스터의 재료로서 유망하다. 그래핀과 같은 층상구조를 가지는 흑린을 사용한 신규 디바이스의 개발이 예상된다.

공동연구팀은 산화되기 쉬운 흑린의 표면을, 전기화학적 에칭으로 얇게 가공하여 공기에 바래지 않고 피막을 억제하는 것에 성공했다. 이로 인해 양호한 동작 특성을 가진 트랜지스터를 개발할 수 있었다.

시험 제작한 트랜지스터 스위칭 동작에 필요한 밴드 갭은 1.5전자 볼트로, 기존의 피막 흑린 트랜지스터와 비교해 약 7배로 향상되었다. 이것은 단원자층의 성능에 필적한다. 트랜지스터의 성능지표인 이동도를 저하시키지 않고 밴드 갭을 크게 하는 것으로 고성능 트랜지스터를 개발했다.

흑린을 얇게 하여 피막을 제어하면 밴드 갭이 변화한다고 알려져 있다. 하지만 흑린은 공기중 수분과 반응하면 이동도 등 열화 되어 버리는 문제가 있어, 지금까지 동작성능이 높은 단원자층 트랜지스터는 보고되어있지 않다.

린은 성냥과 비료에 사용되는 물질로, 이 중에서도 흑린은 비교적 안정적인 반도체 재료이다. 그래핀을 시작으로 한 층상반도체는 높은 이동도를 가지는 것에서 고성능 트랜지스터로서 응용이 기대되고 있다.

14일부터 요코하마 국제 평화 회의장에서 열리는 응용물질학회 봄 학술강연회에서 발표한다.

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