과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 1월 수상자로 성균관대학교 신소재공학부 김윤석 교수를 선정했다고 4일 밝혔다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

과기정통부와 연구재단은 김윤석 교수가 차세대 반도체 소재인 하프늄옥사이드(HfO2)의 강유전성* 발현 원인을 밝히고, 이온빔을 이용해 HfO2의 강유전성을 높이는 기술을 개발하여 반도체 소자 기술 경쟁력을 강화한 공로를 높게 평가했다고 밝혔다.

강유전성은 외부 전기장 등에 의해 물체의 일부가 양극이나 음극을 띠게 된 후 그 극성을 유지하는 성질을 뜻한다.

김윤석 교수 연구팀은 강유전성 발현 정도는 산화물 재료 결정구조에서 산소 원자가 빠져 비어있는 자리인 산소 공공과 밀접한 관계가 있음에 착안해, 전기장이나 자기장으로 전하를 띤 원자의 방향을 정렬해 만든 흐름인 이온빔으로 산소결함을 정량적으로 조절하여 HfO2의 강유전성을 향상시키는 방법을 고안했다.

이온빔이라는 하나의 변수만으로 강유전성을 향상시키는 기술은 현재 반도체 공정에 패러다임 변화 없이 적용 가능한 장점이 있다. 관련 연구성과는 국제학술지 사이언스(Science)지에 2022년 5월 게재됐다.

김윤석 교수는 “이번 연구는 하프늄옥사이드의 강유전성 발현 원인을 밝혀 강유전체의 고성능화를 구현했다는데 의의가 있다”라며 “이번 연구를 통해 강유전성을 활용한 고효율 반도체 소자의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.