조선대학교 강현철 교수 공동연구팀이 차세대 반도체 센서 및 고출력 소자로 주목받고 있는 산화물 반도체의 상전이(phase transition) 현상을 이해할 수 있는 나노스케일 물성을 분석해 학계의 주목을 받고 있다.

연구결과는 관련분야 상위 5% 국제저명학술지인 ‘Applied Surface Science(어플라이드 서피스 사이언스)’에 2편이 잇따라 게재되며 높은 평가를 받고 있다.

조선대학교 신소재공학과 강현철 교수와 GIST(광주과학기술원) 노도영, 문봉진 교수로 구성된 연구팀은 최첨단 방사광 X-선 연구 기법을 활용해 이산화바나듐(VO2) 박막 및 산화갈륨(Ga2O3) 박막의 극미세 원자구조와 전기적 특성 사이의 상관관계를 규명했다.

연구팀은 산화물 반도체 박막의 상전이(phase transition) 과정에서 발생하는 극미세 원자구조와 전자수송의 상관관계를 규명하기 위한 연구 플랫폼을 구축하고 이를 증명하기 위한 연구를 진행했다.

이 과정에서 이산화바나듐(VO2) 박막의 경우 잘 정렬된 단사정계 나노결정의 생성과 소멸이 전체 금속-부도체 상전이 특성을 좌우한다는 것을 밝혀냈다.

또한 차세대 고출력반도체 소재로 각광받고 있는 산화갈륨(Ga2O3) 박막의 경우 순수갈륨 및 산화갈륨(Ga2O) 상의 존재가 전자수송을 제어하고 기존에 관찰되지 않았던 매우 넓은 범위에서 밴드 갭을 조절한다는 사실을 규명했다.

연구팀은 이를 위해 실시간 다중분석 방사광 엑스선 프로브스테이션 시설을 포항방사광가속기에 구축하여 극미세 원자구조와 전자수송 특성을 동시에 측정·분석했다. 또한 대기압 하 엑스선 광전자분광 시설을 활용해 상전이 과정 동안 전자구조 및 화학구조를 실시간으로 분석했다.

교신저자인 강현철 교수는 “이번 연구는 차세대 산화물 반도체의 성능향상을 규명하기 위한 실험적 분석 가이드라인을 제시한 연구결과로 평가되고 있다”고 말했다.

한편 조선대학교 신소재공학과 강현철 교수는 방사광 엑스선 나노프로브 연구기법을 선도하고 있는 연구자로서 지금까지 100여 편의 SCIE 논문을 게재하는 등 관련 분야 연구를 지속적으로 진행하고 있다.