[한경닷컴]차세대 반도체 웨이퍼 및 발광다이오드(LED)의 핵심 부품인 화합물 반도체를 실리콘 기판위에서 성장시킬 수 있는 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

오재응 한양대 전자컴퓨터공학부 교수는 ‘자기정렬 결함감소(Self-Aligned Dislocation Annihilation)’라는 원천기술을 이용, 실리콘 기판 위에 다양한 화합물 반도체를 성장시키는 기술을 개발했다고 9일 발표했다.이 연구결과는 나노기술분야 국제저널인 나노테크놀로지(3일자)에 게재됐다.

현재 반도체 시장의 90% 이상을 차지하고 있는 실리콘 반도체는 발광 효율이 매우 낮은데다 전자의 속도가 느려 초고속으로 동작하는데 한계가 있다.이에비해 화합물 반도체는 다양한 파장의 빛을 방출하는 장점을 갖고 있으며 실리콘에 비해 전자의 속도가 최고 수십 배 이상 빨라 높은 주파수에서 우수한 성능을 요구하는 통신장비 부품으로 일부 사용중이다.하지만 실리콘 웨이퍼에 비해 5배 이상 비싸다는 단점이 있어 각국 연구진들은 값싼 실리콘 기판에 화합물 반도체를 성장시켜 우수한 광학 특성과 초고속 동작이 가능한 반도체 소자를 만들기 위해 노력하고 있다.

연구팀은 나노 양자점이 결함(구성원자의 규칙적인 배열이 무너진 상태) 주변으로 몰리는 표면이동 현상을 이용해 이종 반도체간 성장시 발생하는 결함밀도를 획기적으로 감소시키는 원천기술을 개발했다.연구팀은 이 기술을 활용해 실리콘 기판에 다양한 화합물 반도체를 성장시켰으며 기존 기술보다 100분의 1 이하의 결함 밀도를 갖는 고품질 반도체를 만드는 데 성공했다.

연구팀은 이번에 개발된 이종 반도체 성장 기술을 LED 및 고효율 전력소자에 적용할 경우 우수한 가격 경쟁력을 가진 초고효율 태양 전지 등에 적용될 수 있을 것으로 전망했다.

황경남 기자 knhwang@hankyung.com