부산대학교가 차세대 전력반도체 소재 '산화갈륨' 기술 선점에 나섰다.
부산대(총장 최재원)는 박성균 물리학과 교수팀이 고품질 산화갈륨 단결정 성장과 전력반도체 소자 적용 원천 기술을 확보해 특허 4건을 국내 출원했다고 27일 밝혔다. 이 가운데 1건은 동일한 내용으로 미국·유럽·일본·중국 4개국에 추가 특허 출원했다.
산화갈륨은 실리콘(Si), 실리콘카바이드(SiC), 갈륨나이트라이드(GaN)을 잇는 차세대 초광대역갭(UWBG) 전력반도체 소재다. 산화갈륨 전력반도체는 고전압·고온·고전계 환경에서 안정적으로 작동한다. 특히 용융성장 방식으로 대구경 웨이퍼 생산이 가능해 산업화 잠재력이 높다.
박 교수팀은 고품질 산화갈륨 단결정 성장법 개발을 시작으로 △기판 표면 구조 제어로 초고속 박막 성장 기술 확보 △산화갈륨 기반 이종접합 수직 구조 p-n 다이오드 제작 △극저온에서 전도 메커니즘 제어 및 자기장 반응 스위칭 소자 개발 등 성장-기판-소자에 이르는 전주기 기술을 확보했다.
특히 산화갈륨 성장 과정에서 문제로 지적돼 온 산소결함 및 의도되지 않은 도핑(UID) 현상을 최소화하는 성장법 개발과 최적화 연구는 산화갈륨을 가혹한 조건에서도 안정적으로 동작할 수 있는 고신뢰성 소재로 끌어올린 성과로 꼽힌다.
박 교수팀은 전주기 기술을 기반으로 고전압·고온·방사선·극저온 등 극한 환경에서 동작 가능한 전력반도체를 구현한다는 목표다.
박성균 교수는 “극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 차세대 전력반도체 플랫폼을 구축하는 동시에 향후 산업 적용을 위한 소재 표준화까지 고려한 연구개발을 추진하고 있다”며 “이 분야에서 우리나라 소재 기술 주권을 확보하는 것이 목표”라고 말했다.
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
