차세대 전자소자 신뢰성 높일 핵심 메커니즘 규명

전북대학교 대학원생들이 차세대 전자소자의 핵심 부품인 이산화규소 계면에서의 전기적 특성 변화 메커니즘을 밝혀 국제 학계의 주목을 받고 있다. 이 연구는 전자소자의 신뢰성을 향상시키는 기초자료로 활용될 전망이다.

전북대학교 윤순주 박사과정생과 박진태 석사과정생(지도교수 이윤경)은 이산화규소(SiO₂)와 금속 계면에서 발생하는 화학 반응과 이에 따른 전기적 특성 변화의 메커니즘을 규명한 연구 결과를 재료과학 분야 상위 국제학술지 ACTA MATERIALIA(IF 9.3)에 게재했다.

금속-산화물 계면은 메모리, 트랜지스터 등 차세대 전자소자의 핵심 부위로, 계면에서의 원자 확산은 소자의 성능과 수명을 결정짓는 요소다. 기존 연구는 주로 계면 결함에 집중해왔으나, 이번 연구는 열처리 전후 Ti/SiO₂ 계면에서 나타나는 전기적 특성 변화와 화학 결합 상태를 정밀 분석함으로써 금속 확산과 환원 반응이 전자 상태에 미치는 영향을 규명했다.

특히 이번 연구는 금속-산화물 계면에서 벌크 영역으로 확장되는 화학 반응 경로를 밝혔다는 점에서 기존 연구들과 차별성을 가지며, 이론적 시뮬레이션은 이태훈 교수 연구팀의 DFT 계산으로 실험 결과를 과학적으로 뒷받침했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 신진연구자지원사업, 기초연구실사업(BRL), BK21 4단계 인재양성사업단의 지원을 받아 수행됐다. 연구진은 “이번 성과가 향후 고신뢰성·고성능 차세대 메모리 소자의 개발에 중요한 밑거름이 될 것”이라고 밝혔다.