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한국원자력연구원은 우주방사선에 의한 나노 반도체의 오류를 크게 줄일 수 있는 내방사화 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.
우주방사선은 태양과 외부 은하 등에서 발생해 지구로 향하는 에너지가 높은 방사선이다. 인공위성이나 우주선 등에 사용되는 반도체는 양성자나 감마선과 같은 우주방사선에 의해 오류가 발생하거나 손상을 일으킬 수 있어 방사선 영향 평가를 받아야 한다.
원자력연 첨단방사선연구소 강창구 박사와 포항공대 이병훈 교수 공동 연구팀은 산화아연 기반 나노 반도체 표면에 대기 중 물과 산소를 차단할 수 있도록 10㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 두께의 산화알루미늄 패시베이션(반도체 표면의 보호막) 층을 쌓았다. 물질을 기체 상태로 만든 뒤 표면에서 화학 반응을 통해 얇게 쌓는 원자층 증착 방식을 활용했다.
패시베이션 층을 적용한 반도체와 적용하지 않은 반도체 모두에 양성자를 쪼여 전기적 특성 변화를 분석한 결과, 패시베이션 층이 반도체의 전기적 특성 변화를 매우 효과적으로 억제함을 확인했다. 패시베이션 층으로 보호받는 반도체는 그렇지 않은 반도체에 비해 양성자 조사 후 문턱전압(전류가 흐르기 위한 최소 전압) 변화가 60% 감소했다.
이력현상(동일 조건에서 반도체 출력값이 달라지는 현상) 지수와 스트레스 지수 변화도 각각 90% 대폭 감소하는 등 반도체 건전성이 높은 것으로 나타났다.
차세대 우주항공용 나노 반도체의 내방사화 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '나노컨버전스'(Nano Convergence) 지난 1월호에 실렸다.
- 연합뉴스
- 저작권자 2025-03-10 ⓒ ScienceTimes
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