차세대 반도체는 원자 한 층 두께의 초박막 채널을 이용해, 더 작은 전력으로 더 높은 성능을 구현해야 하는 도전에 직면해 있습니다. 이러한 흐름 속에서 전이금속 칼코게나이드 (Transition Metal Dichalcogenide, TMD)는 실리콘의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 반도체 재료로 주목받고 있습니다. 그러나 실제 소자 구현에서는 전극과 채널이 만나는 계면에서 발생하는 접촉 저항 (Contact Resistance) 문제를 해결하는 것이 핵심 과제로 남아 있습니다.
본 연구는 이러한 문제를 근본적으로 해결하기 위해, 현 반도체 공정과 호환 가능한 van der Waals (반데르발스) 준금속 전극 기술을 개발하고자 합니다. 준금속은 전자 상태밀도가 낮아 전극–반도체 계면에서 불필요한 전자 결합을 줄이고, 원자층 간 약한 결합 특성을 통해 계면 손상을 최소화할 수 있습니다. 이를 통해 기존 금속 전극에서 발생하던 Fermi Level Pinning (페르미 준위 고정) 현상을 완화하여, 낮은 접촉 저항을 확보할 수 있을 것으로 기대됩니다.
연구팀은 전자구조 해석과 양자수송 분석을 결합하여, 전극–채널 계면에서의 전하 주입 메커니즘을 물리적으로 규명합니다. 또한 인공지능(AI) 기반 분석을 활용하여 실험 데이터와 시뮬레이션을 연계하고, 계면 전자구조와 접촉 저항 간의 상관관계를 정량적으로 모델링합니다. 동시에 저온 공정 기반의 전극 형성법을 탐색하여 산업 현장에서도 적용 가능한 공정 호환형 저저항 접촉 기술을 실현할 계획입니다.
이 연구는 이론–실험–공정–AI 분석을 통합한 다학제적 접근을 통해, 2차원 반도체 전극 물리의 새로운 설계 원리를 제시하고자 합니다. 그 결과는 초저전력·고집적 반도체 기술의 실현은 물론, 미래 반도체 산업이 나아갈 방향을 제시하는 데 기여할 것으로 기대합니다.