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[IT뉴스]공기와 닿아도 산화되지 않는 페로브스카이트 트랜지스터

온카뱅크관리자

2026-07-02 00:24:11

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 노용영 포스텍 교수 연구팀, 네이처에 공개…"미래 전자산업에 적용" 
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 <img alt="왼쪽부터 이동현 포스텍 화학공학과 통합과정생, 노용영 교수, 박건웅 박사, 노유진 박사. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/02/dongascience/20260702000124238xmck.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="ZFNssE1yJb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/02/dongascience/20260702000124238xmck.jpg" width="658">
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 왼쪽부터 이동현 포스텍 화학공학과 통합과정생, 노용영 교수, 박건웅 박사, 노유진 박사. 포스텍 제공
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 공기와 닿으면 산화가 일어나 결함이 생기는 반도체 문제를 해결할 수 있는 페로브스카이트 트랜지스터가 개발됐다. 미래 전자산업 분야에 적용될 것으로 기대된다. 
 포스텍은 노용영 화학공학과 교수 연구팀이 박지상 성균관대 교수 연구팀, 아오 리우 중국 전자과학기술대(UESTC) 교수 및 휘휘 주 교수 연구팀과 함께 고성능·고안정성 페로브스카이트 트랜지스터를 개발하고 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처’에 1일 발표했다고 이날 밝혔다. 
 스마트폰 속에는 수많은 트랜지스터가 있다. 트랜지스터는 전기 신호를 켜고 끄는 작은 스위치로 전자를 나르는 'n형'과 정공(전자가 빠져나가 생긴 자리)을 나르는 'p형'이 있다. 두 종류의 트랜지스터가 균형을 이뤄야 고성능·저전력 반도체를 만들 수 있다. 
 p형 트랜지스터는 성능을 끌어올리기 까다로워 과학기술정보통신부(과기정통부)의 '반도체 분야 10대 미래 난제'로 꼽혔다. 주석 기반 페로브스카이트는 p형 트랜지스터 난제를 풀 유력한 후보로 주목받고 있다. 
 빛을 전기로 바꾸는 차세대 핵심 소재인 주석 기반 페로브스카이트를 이용해 p형 트랜지스터를 제작하면 정공이 매끄럽게 흐르고 메모리 반도체와 고성능 디스플레이를 구동하는 저온 다결정 실리콘(LTPS)이나 산화물 반도체에 맞먹는 성능을 낼 수 있다. 
 문제는 주석 기반 페로브스카이트가 공기에 매우 약하다는 점이다. 페로브스카이트 결정에 편입되지 못하고 표면에 남은 미반응 주석 이온이 공기와 만나 산화되면 전하 흐름을 막는 결함이 생겨 반도체 성능이 순식간에 무너진다.
 연구팀은 '휘발성 표면 재구축(Volatile Surface Reconstruction)'이라는 전략을 해결책으로 제시했다. 주석 기반 페로브스카이트로 만든 세슘-주석-아이오딘(CsSnI₃) 반도체 표면에 칼륨 아세테이트(KAc)라는 물질을 처리해 미반응 주석 이온이 휘발성 화합물인 주석 아세테이트(Sn(Ac)₂)로 바뀌어 공기 중으로 날아가게 만드는 전략이다. 
 연구팀의 실험 결과 주석 이온이 빠져나간 자리에는 칼륨 아이오다이드(KI)가 자연스럽게 생성됐다. 외부 환경으로부터 반도체를 지키는 자가방어층도 만들어졌다. 
 소자를 켜는 데 필요한 문턱전압은 낮아졌고 정공 이동도는 50cm²/V·s(제곱센티미터 퍼 볼트 세컨드)를 넘어섰다. 전류를 켜고 끌 때의 차이를 보여주는 전류 점멸비는 1억(10⁸) 이상을 기록해 세계 최고 수준의 p형 페로브스카이트 트랜지스터 성능을 보였다. 
 기존 소자가 공기 중에서 몇 분 만에 무너졌다면 연구팀의 소자는 4시간 넘게 안정성을 유지했다. 100℃의 가속 열화 조건에서도 한 달 이상 초기 성능을 유지했다. 
 노 교수는 ““향후 인공지능(Al) 연산용 수직 적층형 DRAM 메모리 소자, 차세대 디스플레이 구동 회로를 비롯해 웨어러블 기기, 고집적 반도체 소자 등 폭넓은 미래 전자산업 분야 핵심 기술로 쓰일 것으로 기대된다”고 전했다. 
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1038/s41586-026-10714-1
 [문세영 기자 moon09@donga.com]
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