산화물 와이드갭 반도체의 장래전망

전문가 제언

○ 와이드 밴드갭 반도체 재료는 일반적으로 실내 온도에서 갭이 2.0 전자 볼트보다 큰 반도체 재료를 의미한다. 물리적으로 보면 밴드갭이 클수록 물리화학 특성이 안정적이며, 복사에 저항하는 성능이 좋으며 수명도 길어진다. 하지만 이러한 특성과 동시에 단점도 있어, 이 반도체는 태양광 흡수비율이 낮고 광전기 전환효율이 낮다. 산화물 재료 중에서 와이드갭 전자구조를 가진 반도체군(ZnO, ITO 등)은 실제 태양전지 패널의 투명전극에 응용되고 있다. 또한 비정질의 InGaZnO (IGZO)는 유기EL의 박막 트랜지스터로 이용되고 있다.

○ 주목받는 산화물 반도체에는 ZnO, In2O3, TiO2, Ga2O3 및 VOx 등이 있다. 이들은 도핑이나 각종 이온치환에 의해 발광특성, 자성 등의 다양한 기능을 부여할 수 있는 재료이다. 이 문헌에서는 ZnO와 In2O3에 대하여 투명전극 이외 분야에서 금후 기대되는 응용에 대해 소개한다. 또한 ZnO나 ITO 산화물에 불순물 도핑량을 제어하여, 플라스마 주파수를 가시광에서 적외선 영역에 임의로 제어가 할 수 있는 것은 실험적으로 검증이 되고 있다.

○ 이종 산화물계면 형성이 가능하게 되어 다양한 물성이 소개되고 있다. 특히 산화물 재료는 경계영역에서 새로운 기능이 기대된다. 관련된 파라미터로서 전자, 스핀, 쌍극자를 나타내며, 각각은 전기적, 자기적, 유전자적 물성을 발현한다. 전자와 스핀의 2가지 자유도가 공존하는 영역은 스핀일렉트로닉스이며, 자성과 유전성이 공존하는 영역은 멀티페로닉스로 선진국에서는 활발한 연구가 진행되고 있다.

○ 국내에서도 산화물 반도체에 대한 연구는 많이 활성화되어 2010년 이후는 매년 30편 이상이 학회지 등에 발표되고 있다. 그중에서도 많이 연구되는 분야는 투명전자소자 개발에 관한 것이다. 이는 LCD 패널에 사용되는 비중이 확대될 것으로 추정되기 때문이다. 삼성전자, LG디스플레이 등은 핵심기술이나 공정에 대한 특허를 취득하고 있다. 그러나 산화물 반도체의 계면 거동과 관련된 강유전체, 강자성체, 초전도체와 같은 산화물 연구도 관심을 갖기를 바란다.

저자

Hitoshi Tabata

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

32(12)

잡지명

機能材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

43~49

분석자

김*환

분석물

• 산화물 와이드갭 반도체의 장래전망.pdf [332,595 byte]

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