스마트항공모빌리티학과 박사과정 뷰흐엉 학생을 제1저자로 한 연구 성과가 세계적 권위의 국제학술지 ‘Advanced Science’에 게재됐다. Advanced Science는 Impact Factor 14.1로, Journal Impact Factor 기준 상위 약 7%에 해당하는 저널이다.

  해당 논문은 ‘Direct Probing of Trap Dynamics in β-Ga₂O₃ Schottky Barrier Diodes Using Single-Voltage-Pulse Characterization’이라는 제목으로, 2025년 12월 14일 온라인판에 공개됐다. (논문 링크: https://doi.org/10.1002/advs.202518859)

  이 연구는 한국연구재단과 산업통상자원부의 지원을 받아 우리 대학 일반대학원 반도체학과 황진영 교수, 반도체신소재전공 황완식 교수 연구팀과 한국세라믹기술원 박지현 박사, 전대우 박사 연구진이 공동으로 수행했다. 연구팀은 차세대 항공우주용 전력 반도체 소재로 주목받고 있는 β-산화갈륨(β-Ga₂O₃) 쇼트키 장벽 다이오드를 연구 대상으로 삼았다.

  β-산화갈륨은 우수한 내방사선 특성과 고온 환경에서도 안정적으로 동작할 수 있는 특성을 지닌 반도체 소재로, 위성 전력 시스템이나 항공기 전기 추진 시스템 등 극한 환경에서 작동하는 항공우주 전자 장비의 핵심 소재로 주목되고 있다. 그러나 실제 구동 환경에서는 소자 내부에 존재하는 전하 트랩(trap)으로 인해 장시간 사용 시 성능 저하와 신뢰성 문제가 발생할 수 있어, 이를 정밀하게 분석하는 기술의 필요성이 제기되어 왔다.

  연구팀은 이러한 문제를 분석하기 위해 단일 전압 펄스를 인가했을 때 나타나는 과도 전류 응답의 시간적 변화를 정밀하게 분석하는 기법을 제시했다. 이를 통해 기존의 정전류·정전압 측정 방식으로는 분리해 관찰하기 어려웠던 전자의 포획과 방출 거동을 보다 직관적으로 규명했다.

  특히 소자 내부 중성 영역에 존재하는 전하 트랩이 펄스 조건에 따라 점진적으로 전자 포획에 참여하며, 이로 인해 정전압 구간에서 전류가 감소하는 메커니즘이 실험적으로 확인됐다. 이러한 분석 결과는 항공우주 환경에서 요구되는 실제 구동 조건에 가까운 상황에서 β-산화갈륨 반도체 소자의 트랩 특성을 평가할 수 있는 분석 방법을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

  교신저자인 황진영 교수는 “이번 연구는 한국항공대학교와 한국세라믹기술원이 협력해, 항공우주용으로 활발히 연구되고 있는 β-산화갈륨 반도체 소자에서 성능과 신뢰성을 제한해 온 트랩 현상을 실제 구동 조건에 가까운 단일 전압 펄스 방식으로 분석했다는 점에서 의미가 있다”며, “이를 통해 β-산화갈륨 소재의 물리적 특성에 대한 이해를 한층 넓히고, 우주 방사선 환경과 고온 조건에서도 장기간 안정적으로 작동해야 하는 항공우주 전력 반도체 소자의 구조 설계와 신뢰성 향상, 성능 최적화를 위한 연구에 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대하며, 특히 이번 연구에서 제시한 분석 기법은 차세대 항공우주 플랫폼의 전력 시스템 개발에도 활용 가능성이 있을 것”이라고 밝혔다.