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최철종 교수연구팀이 개발한 산화갈륨 전력반도체 신소자.

[대학저널 온종림 기자] 전북대학교는 최철종 교수가 시지트로닉스와 공동 연구를 통해 1.2 ~ 2.6 kV의 고전압 환경에서 안정적인 동작이 가능한 산화갈륨 전력반도체 신소자 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

연구팀이 개발한 신소자는 저손상 식각기술(표면을 부식시켜 원하는 모양을 만드는 기술)을 이용하여 형성된 도랑(trench) 구조에 P형 반도체 박막을 접합한 구조적 특징을 가지고 있어 기존 평판형 소자와 비교하여 항복전압을 2배 이상 높일 수 있었다.

특히 이번에 개발된 신소자의 누설전류(~5x10-6A/cm2)와 온저항(~5 mΩcm2) 특성은 충분히 사업화 수준에 근접했다는 평가를 받고 있다.

최 교수는 “후속 기술개발로 더욱 높은 전압까지 견딜 수 있는 소자의 구조와 핵심 제조공정을 개발하여 기존의 전력반도체 성능을 능가하는 제품으로 사업화가 가능할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

이번 기술이 획기적인 또 하나의 이유는 산화갈륨 벌크 기판의 대구경화를 통해 1kW급을 넘어 100kW급으로 대전력 스위칭을 제어하는 성능을 갖추면 질화갈륨(GaN)이나 탄화규소(SiC)와 차별화된 응용분야로의 확장성도 기대되기 때문이다.

차세대 반도체 개발 분야에서 게임 체인저가 될 수 있는 이번 기술은 전북대 반도체물성연구소장으로 10여 년 간 국가 R&D 및 인력양성을 주도해 온 최철종 교수가 갖고 있는 연구 경험과 경쟁력이 기반이 됐다.

최 교수는 “이번 성과를 기반으로 산화갈륨 파워반도체 기술수준을 더욱 높여 동작전압 1kV~10kV 대역에서 대전력 반도체를 최초로 상용화하겠다”고 밝혔다.

 

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