'홀 효과' 뛰어넘을 새로운 반도체 분석기술 나왔다

KAIST·IBM 공동 연구팀 성과 네이처에 실려

KAIST는 신소재공학과 신병하 교수와 IBM 연구소 오키 구나완 박사 공동 연구팀이 기존 반도체 측정법인 '홀 효과'(Hall effect)의 한계를 보완할 새로운 반도체 분석 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

홀 효과는 1879년 물리학자 에드윈 홀이 발견한 현상이다.

반도체 등에 전류를 흐르게 한 뒤 직각 방향으로 자기장을 가하면 자기장과 전류 모두에 기전력이 발생하는 효과를 말한다.

140년 전 처음 발견된 뒤 전 세계 반도체 연구기관에서 널리 사용해 오고 있다.

하지만 기존 홀 효과 측정법으로는 다수 운반체(Majority carrier)와 관련된 특성만 알 수 있고, 태양 전지 등의 구동 원리를 분석하는데 필요한 소수 운반체(Minority carrier)에 대한 정보는 얻기 어렵다는 한계가 있다.

연구팀은 한 번의 측정으로 다수 운반체뿐만 아니라 소수 운반체에 대한 정보까지 추출할 수 있는 '포토 홀 효과'(Carrier-Resolved Photo-Hall·CRPH) 측정법을 개발했다.

CRPH 측정법을 통해 여러 광도에서의 전하의 농도, 다수 운반체와 소수 운반체의 전하 이동도, 재결합 수명, 확산 거리 등 최대 일곱 개의 정보를 얻을 수 있다.

신병하 교수는 "태양 전지, 발광 다이오드 등 광전자 소자 분야 신소재 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 '네이처'(Nature)에 지난 7일 자로 실렸다.

/연합뉴스