고성능 그래핀 트랜지스터를 위한 그래핀-금속 계면의 접촉 저항

Abstract

그래핀은 뛰어난 전하 이동도를 갖고 있기 때문에, 실리콘 기반의 전자 산업 구조를 대체할 차세대 물질로 각광받고 있다. 하지만, 그래핀-금속간의 접촉 저항은 그래핀 소자의 성능을 저하시키고, 이를 보완하기 위해서는 접촉 저항을 결정하는 주요 요인에 대한 이해가 필요하다.금속-그래핀 계면과 접촉 저항의 관계를 입증하려는 다양한 연구가 있었지만, 여전히 그 정확한 메커니즘을 뒷받침하기에는 불충분하다. 본 논문에서는, 일함수가 비슷한 두 금속 Au와 Pd에 대해, 온도에 따른 접촉 저항의 크기 변화를 비교함으로써, 그래핀과 금속 간의 결합 길이가 금속에 따른 접촉 저항의 크기에 큰 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다.먼저 소자의 전기적 특성 분석에 적합한 그래핀을 고르기 위해 다양한 전사 방법을 이용하여 준비된 그래핀 소자의 특성을 비교해 보았다. 결과적으로 공정 및 분석의 용이함과, 비교적 이상적인 그래핀의 특성을 유지하는 건식 전사 방법을 이용한 그래핀을 사용하기로 하였다.접촉 저항은 TLM 패턴을 이용한 외삽법을 통해 추출되었으며, 350K에서 150K까지 50K 단위로, 게이트 바이어스가 디락 전압을 기준으로 -50V인 곳에서 측정되었다. 그 결과, 그래핀-금속 간의 결합 길이가 더 큰 Au를 전극으로 사용했을 때, 접촉 저항의 온도 의존성이 더 크다는 것을 확인할 수 있었다. 그래핀-금속의 접촉 저항에 대한 이해에 한걸음 더 다가감으로써, 본 연구는 앞으로 그래핀 기반 전자 소자의 성능 향상을 위한 중요한 밑바탕이 될 것으로 보인다.