우주·항공용 차세대 2차원 반도체가 우주 방사선에 노출될 때 성능이 저하되는 원인을 국내 연구진이 규명했다.

서울시립대학교는 지능형반도체전공 김태완 교수 연구팀이 성균관대, 전북대, 큐빔솔루션과 공동으로 2차원 반도체의 중성자 방사선 열화 메커니즘을 규명했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 차세대 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS₂)과 이황화텅스텐(WS₂) 기반 소자에 우주 환경과 유사한 중성자를 조사하고, 조사 과정에서 발생하는 전기적 특성 변화를 실시간으로 분석했다.

실험 결과 두 소재 모두 방사선 노출 후 전류와 전자 이동 성능이 떨어졌다. 특히 WS₂는 낮은 방사선량에서도 성능 저하가 크게 나타나 MoS₂보다 중성자에 더 취약한 것으로 확인됐다. 연구팀은 이러한 차이가 실제 우주·항공 환경에서 소재 선택과 반도체 설계의 중요한 기준이 될 것으로 전망했다.

김태완 교수는 “이번 연구는 2차원 반도체의 방사선 열화 원인을 종합적으로 규명한 성과”라며 “우주·항공과 국방, 극한환경 전자시스템에 적용할 방사선 내성 반도체 설계 전략 마련에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 재료·나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 게재됐다.