[더테크 뉴스]  과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 1월 수상자로 성균관대학교 신소재공학부 김윤석 교수를 선정했다고 4일 밝혔다.

과기정통부와 연구재단은 김윤석 교수가 차세대 반도체 소재인 하프늄옥사이드의 강유전성 발현 원인을 밝히고, 이온빔을 이용해 하프늄옥사이드의 강유전성을 높이는 기술을 개발하여 반도체 소자 기술 경쟁력을 강화한 공로를 높게 평가했다고 밝혔다.

김윤석 교수 연구팀은 강유전성 발현 정도는 산화물 재료 결정구조의 산소 공공과 밀접한 관계가 있음에 착안하여, 이온빔으로 산소결함을 정량적으로 조절하여 하프늄옥사이드의 강유전성을 향상시키는 방법을 고안했다.

연구팀은 가볍고 미세 제어가 가능한 이온빔을 하프늄옥사이드기반 강유전체에 조사해 산소 공공을 형성함으로써 기존의 복잡한 공정과 후처리 과정 없이 이온빔 조사밀도 조절만으로 강유전성을 강화했다. 

하프늄옥사이드 기반 강유전체를 관찰한 결과 기존 대비 200% 이상 강유전성이 증가하였음을 확인하였고, 강유전성 증가 원인이 산소결함 밀도와 연계된 결정구조 변화에서 기인한다는 원리를 규명했다. 

이온빔이라는 하나의 변수만으로 강유전성을 향상시키는 기술은 현재 반도체 공정에 체계 변화 없이 적용 가능한 장점이 있다. 관련 연구성과는 국제학술지 사이언스지에 2022년 5월 게재됐다.

김윤석 교수는 “이번 연구는 하프늄옥사이드의 강유전성 발현 원인을 밝혀 강유전체의 고성능화를 구현했다는데 의의가 있다”라며 “이번 연구를 통해 강유전성을 활용한 고효율 반도체 소자의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.