경북대학교 연구팀이 가스 종류에 따라 전자와 홀 전도 채널이 자동으로 전환되는 새로운 반도체 소재를 개발했다.경북대 나노신소재공학과 최명식 교수팀은 산화성 가스와 환원성 가스에 따라 N형과 P형 전하 운반체가 선택적으로 작동하는 반도체 복합구조 소재를 개발했다고 31일 밝혔다.기존 가스센서는 감지 대상 가스에 따라 서로 다른 N형 또는 P형 반도체 소재를 사용해야 하는 한계가 있었다. 연구팀은 하나의 소재로 다양한 가스를 효과적으로 감지할 수 있는 기술 구현에 집중했다.연구팀은 화염 화학 기상 증착법(FCVD)을 활용해 주석산화물(SnOx)과 구리산화물(CuOx)이 공존하는 복합구조를 구현했다. 이 과정에서 N형과 P형 반도체 채널이 시료 전반에 균일하게 형성되도록 설계해 3차원 이중 채널 구조를 완성했다.실험 결과 산화성 가스인 이산화질소(NO₂)가 흡착될 때는 전자 이동이 활성화되고, 환원성 가스인 황화수소(H₂S)가 흡착될 때는 홀 이동이 활성화되는 것으로 확인됐다. 연구팀은 이를 통해 가스 종류에 따라 가장 유리한 전도 채널이 선택적으로 작동하는 새로운 메커니즘을 규명했다.최명식 교수는 "하나의 소재 안에서 N형과 P형 반도체 채널을 동시에 구현하고 반응 가스에 따라 선택적으로 작동하는 원리를 제시했다는 점에서 의미가 크다"며 "향후 다목적 가스센서와 다양한 반도체 응용기술 개발에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.이번 연구는 연세대 연구진과 공동으로 수행됐으며, 한국연구재단의 지역혁신선도연구센터사업과 박사후연구원 성장형 공동연구사업 등의 지원을 받았다. 연구 성과는 재료공학 분야 국제학술지 '마이크로시스템즈&나노엔지니어링'에 게재됐다.
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