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숭실대학교(총장 장범식) 신소재공학과 이웅규 교수가 ‘Advanced Materials’(Impact factor 32.086)에 “Realizing the Heteromorphic Superlattice: Repeated Heterolayers of Amorphous Insulator and Polycrystalline Semiconductor with Minimal Interface Defects” 논문을 게재했다. ‘Advanced Materials’는 미국 Wiley가 출간하는 SCIE 국제 학술지로, 재료과학, 고체물리, 응용물리, 화학, 물리화학, 나노과학 및 나노기술 등 6개 분야에서 상위 2~3%에 해당하는 최상위 저널이다.

▲ 숭실대학교 신소재공학과 이웅규 교수

이 논문에서는 세계 최초로 비정질 절연층과 결정질 반도체층의 이형 초격자(heteromocphic superlattice) 구조를 통해 계면 결함 생성을 억제하고 계면 특성을 최적화한 연구 결과를 발표했다. 나노미터 단위의 정교한 박막 두께 조절을 통해 비정질 몰리브덴 산화물을 결정질 인듐 산화물 사이에 반복적으로 삽입하여, 반도체층의 격자 변형을 줄이고 결함의 형성과 전파를 억제하는 데 성공했다. 최종적으로 절연층과 반도체층이 공존하는 초격자 구조에서 70㎠/Vs 이상의 우수한 전자 이동도를 달성하여 소재의 전기적 특성을 개선했다. 이러한 결과는 기존의 초격자 개념을 순수 결정질뿐만 아니라 비정질 혼합구조까지 확장하는 새로운 패러다임을 제시했으며, 박막의 계면 결함 제어 기술을 포함하는 선구적인 연구이다.

이웅규 교수는 “본 연구에서 개발한 이형 초격자 계면 결함 제어 기술은 최근 소자의 크기가 급격히 작아지며 집적화에 난항을 겪고 있는 반도체 분야의 기술 한계 돌파에 기여할 것으로 기대한다. 또한, 본 기술이 반도체를 벗어나 에너지 및 친환경 소재 등 계면 특성이 지배적인 역할을 하는 모든 응용 분야에 활용되길 바란다”라고 소감을 전했다.