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투명한 산화물 반도체의 전도도

전문가 제언: ○ 보통 투명전극으로 불리는 투명 전도성 산화물(TCO)은 태양전지, LCD 디스플레이, 스마트 창문 등과 같은 광전자공학 디바이스의 접점으로 흔히 사용되고 있다. 전기전도도와 투명도가 우수한 Sn도핑 In2O3(ITO)가 주종을 이룬다.

○ 최근에는 투명접점의 영역을 넘어서 새로운 기능성 재료의 하나로 투명한 산화물 반도체에 관심이 많다. 투명성에 유연성을 더하여 쉽게 구부러지는 전자재료의 개발도 활발하다.

○ 발견된 지 60년이 지났지만 TCO의 전도성은 아직도 명확히 규명되지 않았다. 전도의 기본 메커니즘을 이해해야 도핑을 통하여 운반자 밀도를 제어하여 원하는 특성의 반도체를 만들고, 이를 이용하여 기본적인 전자소자와 전자장치를 제작할 수 있다.

○ 이 논문에서는 TCO의 전도의 근원으로 산소를 비롯하여 수소와 기타 선천적 결함의 역할에 대하여 논의한다. 박막 응용과 관련된 표면 전도에 대하여도 기술한다. Si과 GaAs와 같은 보통 반도체에 대해서 자세히 알려진 것에 비해 산화물이면서 투명성을 갖는다는 제약 때문에 아직 기초적인 성질에 대한 이해도 확실하지 않다는 인상이 강하다.

○ ITO에 사용되는 In은 가격이 비싸므로 투명접점만으로도 대체물질의 개발이 시급한 상황이다. 전도성 고분자와 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 등도 투명한 성질을 가지므로 연구가 활발하지만 TCO의 전도 메커니즘의 규명이 신물질의 개발과 기존물질의 성능향상에서 우선되어야 할 과제이다.

○ 세계적으로 반도체산업을 선도하는 우리나라에서는 삼성SDI를 위시한 기업과 대학에서 TCO에 대한 기초연구와 응용연구가 활발하다. 특히 나노기술과 관련하여 나노 은(nanosilver)과 투명한 나노물질에 대한 연구의 중요성은 점점 더 커질 것이다.

저자: P D C King and T D Veal
자료유형: 학술정보