KAIST는 신소재공학과 신병하 교수와 IBM 연구소 오키 구나완 박사 공동 연구팀이 기존 반도체 측정법인 '홀 효과'(Hall effect)의 한계를 보완할 새로운 반도체 분석 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 홀 효과는 1879년 물리학자 에드윈 홀이 발견한 현상이다.
반도체 등에 전류를 흐르게 한 뒤 직각 방향으로 자기장을 가하면 자기장과 전류 모두에 기전력이 발생하는 효과를 말한다.
140년 전 처음 발견된 뒤 전 세계 반도체 연구기관에서 널리 사용해 오고 있다. 하지만 기존 홀 효과 측정법으로는 다수 운반체(Majority carrier)와 관련된 특성만 알 수 있고, 태양 전지 등의 구동 원리를 분석하는데 필요한 소수 운반체(Minority carrier)에 대한 정보는 얻기 어렵다는 한계가 있다.
연구팀은 한 번의 측정으로 다수 운반체뿐만 아니라 소수 운반체에 대한 정보까지 추출할 수 있는 '포토 홀 효과'(Carrier-Resolved Photo-Hall·CRPH) 측정법을 개발했다.
CRPH 측정법을 통해 여러 광도에서의 전하의 농도, 다수 운반체와 소수 운반체의 전하 이동도, 재결합 수명, 확산 거리 등 최대 일곱 개의 정보를 얻을 수 있다. 신병하 교수는 "태양 전지, 발광 다이오드 등 광전자 소자 분야 신소재 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.
이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 '네이처'(Nature)에 지난 7일 자로 실렸다.