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[IT뉴스]DGIST, 레이저 기반 산화-도핑 통합 공정으로 n형 산화티타늄의 p형 전환 실현

온카뱅크관리자

2025-10-21 09:27:28

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="GZwAcWNdwH">
          <p contents-hash="51e389c7afa18a42d530c09e1363514b544d9fd473e31b8e84a8be51a495e460" dmcf-pid="H5rckYjJrG" dmcf-ptype="general">디지스트(DGIST·총장 이건우)는 권혁준 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀이 단 한 번의 레이저 공정만으로 반도체의 전도 특성을 전환하는 신개념 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="808285d7fd90e1f9a689de7e7e577728891b71d03ea7dae8e59a832337bd0d98" dmcf-pid="X1mkEGAiOY" dmcf-ptype="general">연구팀은 기존에 전자 중심으로만 작동하던 산화티타늄(TiO₂)을 정공(hole) 중심의 p형 반도체로 바꾸는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 'LODI(Laser-Induced Oxidation and Doping Integration)' 기술은 단 한 번의 레이저 조사만으로 산화와 도핑을 동시에 구현할 수 있어, 기존 복잡한 공정을 획기적으로 간소화할 수 있는 새로운 전환 기술로 주목받고 있다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="62bace492277a18db88ef65423569c3f9f2715e61b3f3c0efcc00d150666a61b" dmcf-pid="Z1mkEGAisW" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="(오른쪽 위부터 시계방향) 권혁준 교수, 김준일·양규원 석박사통합과정생" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/etimesi/20251021091740118hcxz.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="yxrdJsRfs5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/etimesi/20251021091740118hcxz.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            (오른쪽 위부터 시계방향) 권혁준 교수, 김준일·양규원 석박사통합과정생
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="f63af36e8f66eef8cc9969d806ac302b3a05fb538cf5a0e9bfdcb7c163f1eb52" dmcf-pid="5tsEDHcnDy" dmcf-ptype="general">반도체는 전류를 이동시키는 주된 입자에 따라 두 종류로 나뉜다. n형 반도체는 음전하를 띤 전자(e⁻) 가 이동하며 전류를 전달하고, p형 반도체는 전자의 빈자리인 정공(h⁺) 이 이동해 전류를 흐르게 한다. 스마트폰, 컴퓨터 등 대부분의 전자기기는 이 두 가지 성질을 모두 활용하는 CMOS 회로로 작동한다. 따라서 n형과 p형이 모두 구현되어야 효율적인 회로 설계가 가능하다.</p>
          <p contents-hash="9adbdb2e27da1cd4e65ca9499798f2dd2124b0387610f3f199a73572af249a98" dmcf-pid="1FODwXkLwT" dmcf-ptype="general">산화티타늄(TiO₂)은 독성이 없고, 자원이 풍부하며, 열·화학적 안정성이 뛰어나 '이상적인 반도체 소재'로 꼽혀왔다. 그러나 결정 구조가 매우 안정적이라 정공의 이동이 제한되다 보니, 전자(e⁻) 만 전달되는 n형 반도체로만 작동했다. 즉, 성능과 안정성은 우수하지만 '회로의 절반'만 활용할 수 있는 재료였던 것이다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7e7a6a06bd992d6c3329a3e1b2cf6ef94ff8ea51c80726271ccd154617a7d2c5" dmcf-pid="t3IwrZEoEv" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="레이저 파워에 따라 산화막의 두께, 도핑 여부가 결정되며 이에 따라 산화티타늄의 전도도가 변화함을 보여주는 개념도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/etimesi/20251021091741408hypb.jpg" data-org-width="528" dmcf-mid="WZYSvuhDmZ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/etimesi/20251021091741408hypb.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            레이저 파워에 따라 산화막의 두께, 도핑 여부가 결정되며 이에 따라 산화티타늄의 전도도가 변화함을 보여주는 개념도
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="42409b34bc3f5e7d3292c9098cc59fb3b032e8daad8d7a7f55b8b182f7ad1633" dmcf-pid="F0Crm5DgOS" dmcf-ptype="general">이 한계를 해결하기 위해 연구팀이 개발한 기술이 'LODI'이다. 이 기술은 레이저 한 번으로 산화와 도핑을 동시에 수행하는 통합 공정으로, 복잡한 반도체 제조 과정을 단일 단계로 단축한다. 얇은 티타늄 금속 박막 위에 알루미늄 산화막 을 덮고 레이저를 수 초간 조사하면, 티타늄이 산소와 결합해 산화티타늄으로 변하면서 알루미늄 이온이 내부로 확산된다. 이 과정에서 전자의 균형이 깨지며 정공이 생기고, 결과적으로 전자 대신 정공이 전류를 전달하는 p형 반도체가 형성된다.</p>
          <p contents-hash="3fd6c8dc5bc9ab8e202f1abe4a4b1b1b437618198a733ef84f98234aad1e65cd" dmcf-pid="3phms1wasl" dmcf-ptype="general">기존에는 산화티타늄 반도체를 p형으로 전환하기 위해, 고온 열처리와 진공 이온 주입 등 수십 시간에 걸친 복잡한 공정이 필요했다. 또 고가의 장비와 고진공 환경을 요구해 상용화에 제약이 많았다. 반면 LODI 기술은 레이저 한 번, 수 초 만에 동일한 효과를 구현할 수 있으며, 산화·도핑·패터닝이 동시에 가능해 공정 시간과 비용을 획기적으로 줄이는 차세대 반도체 제조 기술이 될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="9537d31da80ac8d0125d0511f1316c73554a0108138a13e67f9ee7206835a97f" dmcf-pid="0UlsOtrNrh" dmcf-ptype="general">권혁준 교수는 “산화물 반도체의 전도 유형을 정밀하게 제어할 수 있는 원천기술로서, 차세대 고집적·고신뢰성 소자 구현의 기반이 될 것”이라고 밝혔다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f04c0494840c391d1e4d09d093eab2e2bafbb705971b6786996368d320fbd41d" dmcf-pid="puSOIFmjrC" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="권혁준 교수 연구내용이 실린 '스몰' 앞표지 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/etimesi/20251021091742745axzd.png" data-org-width="529" dmcf-mid="YbkaNvoMIX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/21/etimesi/20251021091742745axzd.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            권혁준 교수 연구내용이 실린 '스몰' 앞표지 이미지
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="449e9c941f6c0636c56b42ecd7d4a3b93660a2fe35a31dfdfdd58b70a0f1e194" dmcf-pid="U7vIC3sAOI" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부 미래개척융합과학기술개발사업 (구 STEAM 사업)과 DGIST 센소리움 연구소 센서 요소기술 개발 R&amp;D 사업의 지원을 받아 수행된 연구 성과는 최근 세계적 권위의 학술지 '스몰(Small)'에 표지 논문(Front Cover)으로 출판됐다.</p>
          <p contents-hash="2f30b1bb5b20191b09968e7714eeea41bd9de624faf6a59765354fb7c11a06a0" dmcf-pid="uzTCh0OcIO" dmcf-ptype="general">대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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