반도체의 결점을 해결한 신비의 중간 층

정보출처 http://physicsweb.org/article/news/5/9/3

출판날짜 2001년 09월 09일

미국 모토로라 연구소는 세계 최초로 실리콘 칩 위에 성장한 갈륨 아세나이드계의 반도체 소자들을 만드는데 성공했다고 발표했다. 실리콘의 결정구조와 III-V 족의 반도체 사이의 부조화는 30년 동안 값이 싼 실리콘 기판 위에 반도체 소자를 만드는 것을 가로막았다. 그러나 무관한 실험에서 우연히 얻어진 발견으로 값이 저렴하고 속도가 빠른 광통신 소자와 마이크로 전자공학 기술의 길이 열리게 됐다.

반도체 소자들은 호환성이 있는 결정 구조를 가진 기판 위에서 성장할 수 있다. 지금까지는 갈륨 아세나이드와 같은 반도체는 같은 물질로 된 기판 위에서만 성장한다고 믿어왔다. 그러나 이러한 기판들은 약하고 값이 비싸며, 갈륨 아세나이드의 경우 칩의 크기가 15 센티미터로 제한됐다.

모토로라의 과학자들은 실리콘 기판과 반도체 사이에 새로운 층을 두어 이러한 문제를 해결했다. 스트론튬 타이타네이트로 만들어진 이 층은 III-V 족의 반도체가 실리콘 위에 놓일 때 발생하는 응력을 제거하는 역할을 한다. 이 새로운 기술은 약 30센티미터에 이르는 갈륨 아세나이드 칩들을 성장시켰다.

이 발견으로 오랫동안의 문제로 남아있는 광학적인 특성이 나쁜 실리콘과 발광반도체 물질사이의 불친화성도 해결될 수 있을 것으로 기대되고 있다. "실리콘 기판 위의 갈륨 아세나이드는 이제 시작에 불과하다. 우리의 다음 목표는 실리콘 기판 위에 인듐 포스파이드를 성장시켜서 광통신에 아주 중요한 장파장 반도체 레이저를 만드는 것"이라고 모토로라의 물리과학 부서의 책임자인 짐(Jim Prendergast)은 말했다.

모토로라의 물리학자들은 초박막 트랜지스터를 만드는 시도 중에 발생한 사고로 스트론튬 타이타네이트 층의 예상하지 못했던 성질을 발견할 수 있었다.