페로브스카이트(Perovskite)가 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다.
충남대학교 분석과학기술대학원 박인혁 교수팀과 홍콩이공대학 공동 연구팀은 차세대 반도체용 2차원 유기 페로브스카이트 신규 물질을 개발했다.
페로브스카이트는 화학 구조식 ABX3를 가지는 물질로 A는 큰 양이온, B는 작은 양이온, X는 음이온을 나타낸다. 3차원 구조를 갖지만 2차원 구조를 갖는 RP(Ruddlesden-Popper) 상과 DJ(Dion-Jacobson) 상이 존재한다.
2018년 발견된 A, B, X가 모두 유기물인 유기 페로브스카이트는 기존 무기, 유·무기 페로브스카이트와 달리 전하 균형이 맞지 않아 2차원 상은 존재할 수 없는 것으로 알려졌다.
하지만, 연구팀은 격자의 가장자리에 추가적 B 양이온을 넣고, 새로 개발한 CMD 분자를 A 양이온으로 사용하면 수소결합을 통해 추가적 B 양이온이 안정화돼 2차원 구조를 갖는 유기 페로브스카이트가 존재할 수 있음을 세계 최초로 밝혀냈다.
개발한 신규 물질 구조의 이름은 처음 발견한 사람으로 명명하는 과학계 관례에 따라 최화섭 박사후연구원과 Kian Ping Loh 교수의 CL-v(Choi-Loh-van der Waals) 상으로 정해졌다.
박인혁 교수는 “기존 실리콘(Silicone) 반도체 소자의 한계를 뛰어넘는 차세대 2차원 반도체 소자의 마지막 핵심 물질인 고유전율 2차원 절연물질을 개발함으로써 반도체 소자의 소형화, 고성능화를 이룰 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 4월 초 글로벌 학술지 사이언스(Science)에 게재됐다. (윤)