건국대(총장 전영재)는 정현종 물리학과 교수 연구팀이 2차원 구조의 금속 '그래핀'과 전기가 통하지 않는 절연체 물질인 '육방정계 질화붕소'를 이용해 전류제어에 필수적인 반도체 없이도 높은 전류제어 비를 가지는 차세대 전계 효과 트랜지스터를 개발했다고 15일 밝혔다.

한국연구재단(과학기술정보통신부)의 중견연구사업과 삼성전자 미래기술육성센터 등 지원으로 진행된 이번 연구 성과는 자연과학 분야의 연구 결과를 전문으로 하는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' (IF 12.121)에 게재 승인됐다.

연구팀이 개발한 비반도체 기반의 트랜지스터는 반도체를 기반으로 한 기존의 트랜지스터와는 달리 온도 변화와 관계없이 높은 전류제어 비(ION/IOFF = 106)를 유지했다.

연구팀은 3차원 물질의 직접도 한계를 극복하면서 반도체 기반 전자소자의 온도 의존성 문제를 해결하기 위해 그래핀과 육방정계 질화붕소를 이용해 '전계 방출 배리스터(Field-emission Barristor)'를 제작했고, 영하 258도부터 영상 127도까지 전류-전압 특성이 변화하지 않는 것을 확인했다.

정현종 교수는 "이번 연구에서 개발한 기술은 광범위한 온도에서 동작하는 차별적인 전자소자를 구현하는 방식으로 반도체 물질의 한계를 극복할 수 있다"며 "특히 극한의 환경에서도 동작하는 센서 등 기존의 반도체 소자로는 구현할 수 없는 새로운 기능을 개발할 수 있는 가능성을 제시했다"고 말했다.

이번 연구는 연구책임자인 물리학과 정현종 교수(교신저자), 이준호 연구원(공동 제1저자), 이화여대 물리학과 신동훈 박사(공동 제1저자), 카이스트 물리학과 양희준 교수(공동 제1저자)와의 공동연구로 진행됐다.