TMDC 소자 및 회로 성능 향상을 위한 밀도 함수 이론(DFT) 기반 시뮬레이션 연구

Abstract

MOSFET을 비롯한 다양한 트랜지스터 구조의 개발로 인한 성능 향상을 위한 연구에도 불구하고, 반도체 집적도 증가로 인한 문제를 해결하기 위한 새로운 소재의 필요성이 부각되고 있습니다. 특히, Silicon 기반 소자의 한계를 극복하기 위해 2차원 재료인 전이금속 디칼코게나이드(TMDC)가 차세대 채널 재료로 주목받고 있습니다. TMDC는 단층일 때 나타나는 직접 밴드 갭 성질을 가지면서도, Silicon과 비교하여 우수한 전기적 특성을 보입니다. 그러나 TMDC의 결정학적 구조는 전극과의 계면에서 문제를 일으키며, 이를 해결하기 위해 금속 전극의 재료 선택이 중요합니다.

본 연구에서는 MoS2의 Basal Plane과 금속 전극 간의 접촉 구조 시뮬레이션을 통해 계면에서의 데이터를 분석했습니다. 이를 통해 Al, Au, Cu, Ti 중 Al과 Ti가 Cu와 Au에 비해 더 안정적인 결합을 이루는 것으로 확인되었습니다. 또한, MoS2의 Ohmic contact 특성을 고려하여 Al, Ti를 전극으로 사용할 경우 일함수가 크게 감소하는 것을 확인하였으며, Density of States 분석을 통해 밴드 갭을 조절하여 TMDC 소자 설계 및 제조에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.