KR102675108B1 - 배리스터 소자 - Google Patents

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KR102675108B1
KR102675108B1 KR1020230183663A KR20230183663A KR102675108B1 KR 102675108 B1 KR102675108 B1 KR 102675108B1 KR 1020230183663 A KR1020230183663 A KR 1020230183663A KR 20230183663 A KR20230183663 A KR 20230183663A KR 102675108 B1 KR102675108 B1 KR 102675108B1
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KR
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doping
doped region
concentration
doped
graphene
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KR1020230183663A
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정현종
박도현
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주식회사 에이배리스터컴퍼니
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Abstract

배리스터 소자가 개시된다. 배리스터 소자는 기판, 기판에 불순물을 도핑하여 형성된 도핑영역, 도핑영역에 적층된 그래핀층, 도핑영역에 연결된 제1 전극, 그래핀층에 연결된 제2 전극을 포함하고, 그래핀층의 일함수는 상기 도핑영영의 농도에 따라 변화하고, 도핑영역의 도핑농도는 1016/㎤ ~ 5*1018/㎤이다

Description

배리스터 소자{Barristor device}
본 발명의 실시 예는 배리스터 소자에 관한 것이다.
반도체를 대체할 수 있는 새로운 물질로 그래핀(graphene)이 활발히 연구되고 있다. 그래핀은 육각형 벌집 모양의 2차원 평면 결정 구조를 가지며, 얇고 가볍고 내구성과 전도성이 뛰어나 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근에는 그래핀을 활용하여 기능적으로는 트랜지스터이나 구조적으로는 다이오드에 가까운 새로운 배리스터(barristor) 소자가 등장하였다.
배리스터 소자는 그래핀과 반도체 사이의 접합(junction)에서 생성되는 쇼트키 접합(Schottky junction)의 높이를 제어하여 소자에 흐르는 전류를 제어하는 소자이다. 배리스터 소자는 스위칭 소자로 사용되거나 각종 센서로 사용될 수 있다. 예를 들어, 배리스터 소자는 DNA, 각종 바이러스 등을 감지하는 바이오 센서, 가스(예를 들어, NO2 등) 농도를 측정하는 가스 센서 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 민감도를 향상시킨 배리스터 소자를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 일 예는, 기판; 상기 기판에 불순물을 도핑하여 형성된 도핑영역; 상기 도핑영역에 적층된 그래핀층; 상기 도핑영역에 연결된 제1 전극; 상기 그래핀층에 연결된 제2 전극;을 포함하고, 상기 그래핀층의 일함수는 상기 도핑영영의 농도에 따라 변화하고, 상기 도핑영역의 도핑농도는 1016/㎤ ~ 5*1018/㎤이다
본 발명의 실시 예에 따르면, 최적의 도핑농도로 도핑하여 배리스터 소자의 민감도를 향상시킬 수 있다. 본 실시 예의 배리스터 소자를 센서로 활용하는 경우에 기존의 일반적인 센서보다 검체의 농도변화를 더 정확하게 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 배리스터 소자의 등가회로의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 도핑농도에 따른 그래핀 일함수의 변화를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 도핑농도에 따른 그래핀 일함수의 변화를 나타낸 표,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 시간 또는 드레인 전압에 따른 전류 변화량의 실험 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 다른 예를 도시한 도면, 그리고,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자에 대해 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배리스터 소자(100)는 기판(110), 그래핀층(130), 제1 전극(151), 제2 전극(152) 및 제3 전극(170)을 포함한다.
기판(110)은 실리콘 등으로 구현될 수 있다. 기판(110)에는 n형 또는 p형 불순물이 도핑된 도핑영역(111,112)이 존재한다. 본 실시 예는 p형 불순물이 도핑된 경우를 도시하고 있다. 일 실시 예로, 도핑영역(111,112)은 도핑 농도가 서로 다른 제1 도핑영역(111) 및 제2 도핑영역(112)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 배리스터 소자의 민감도를 향상시킬 수 있도록, 제1 도핑영역(111)은 제1 농도(예를 들어, 1016/㎤~5*1018/㎤)로 도핑되고, 제2 도핑영역(112)은 제2 농도(>=제1 농도)(예를 들어, 1019/㎤ 이상)로 도핑될 수 있다. 다른 실시 예로, 도핑영역(111,112) 전체는 동일한 제1 농도로 도핑될 수 있다. 각 도핑영역(111,112)의 면적 및 깊이는 실시 예에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 또 다른 실시 예로, 기판(110)의 도핑농도가 도핑영역(111,112) 전체와 동일한 제1 농도로 도핑될 수 있다. 각 도핑영역(111,112)의 최적값을 도출하는 과정에 대해서는 도 2 이하에서 다시 살펴본다.
제1 도핑영역(111)의 상부에는 그래핀층(130)이 적층된다. 제1 도핑영역(111)은 그래핀층(130)과 연결되고, 제2 도핑영역(112)은 제1 전극(151)에 연결된다. 즉, 제1 전극(151)과 그래핀층(130)은 서로 직접 연결되지 않고 도핑영역(111,112)을 통해 연결된다. 제2 전극(152)은 그래핀층(130)에 연결된다. 제3 전극(즉, 게이트 전극)(170)은 절연층(160)을 사이에 두고 그래핀층(130) 위에 존재한다. 이 외에도 각 구성 사이의 절연을 위한 절연층(120)이 존재한다.
본 실시 예는 배리스터 소자(100)의 이해를 돕기 위한 하나의 예일 뿐 제1 전극(151)-도핑영역(111,112)-그래핀층(130)-제2 전극(152)의 연결 구조는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 실시 예로, 배리스터 소자(100)는 제3 전극(170)을 이용하여 스위치 소자로 구현될 수 있다. 다른 실시 예로, 게이트 전극(170) 대신에 그래핀층(130) 위에 반응층(도 8의 880)을 적층하여 배리스터 소자(100)를 센서로 구현할 수 있으며 이에 대한 일 예가 도 8에 도시되어 있다.
도 2는 도 1의 배리스터 소자의 등가회로의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 제1 전극(151)은 드레인 전극, 제2 전극(152)은 소스 전극으로 동작한다. 배리스터 소자(100)의 캐패시턴스(capacitance)에는 게이트 전극(170)과 그래핀층(130) 사이의 캐패시턴스(CGATE), 그래핀층(130)에 축적되는 캐패시턴스(CQ), 도핑영역(111)과 그래핀층(130) 사이의 캐패시턴스(CDEP) 등이 존재한다.
CGATE와 CDEP가 중간 전극에 의하여 직렬 연결되고 중간 전극에 축적된 전하량이 Q라고 가정하면, 중간 전극의 전위(potential)(VM)는 다음 수학식으로 표현된다.
Figure 112023141269710-pat00001
여기서, VG는 게이트 전극(170)의 전위, VD는 드레인 전극(151)의 전위를 나타낸다.
게이트 전극(170) 및 드레인 전극(151)의 전위가 모두 양의 값이고(즉, VG>0, VD >0), 중간 전극이 그라운드된 그래핀층(130)에 의해 대체된다면, 그래핀층(130)에 축적된 전하(Q)는 전자로 구성되고 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, e는 전자(electron)의 전하량을 나타내고,
Figure 112023141269710-pat00003
은 그래핀의 일함수(work function),
Figure 112023141269710-pat00004
(h는 플랑크 상수), vF는 페르미 속도(Fermi velocity)를 나타낸다.
게이트 전극(170) 및 드레인 전극(151)의 일함수가 디락점(Dirac point)으로부터 동일하다면, 중간 전극의 전위 VM은 전하 Q에 대하여 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00005
)와 동일하다고 설정할 수 있다. 이 경우에 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00006
)는 다음 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112023141269710-pat00007
수학식3을 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00008
)로 정리하면 다음과 같다.
반도체(P 타입 또는 N 타입)와 그래핀 사이의 접합(junction)에서 축적되는 단위면적당 캐패시턴스(C/A)는 다음 수학식으로 표현된다.
C는 캐패시턴스, A는 면적, V는 반도체-그래핀 접합에 인가되는 전압, V0는 반도체-그래핀 접합시 디플리션(depletion)영역에 생기는 접촉 전위(contact potential)을 나타낸다.
수학식 5의 캐패시턴스(C)를 본 실시 예의 CDEP로 치환하여 그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 캐패시턴스를 구할 수 있다. 수학식 5를 이용하여 구한 CDEP를 수학식 4에 적용하여 CDEP에 따른 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00011
)를 구할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 도핑농도에 따른 그래핀 일함수의 변화를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 도핑영역(111)의 도핑농도가 감소하면, 그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 캐패시턴스(CDEP)가 감소하고 수학식 4 및 수학식 5에 따라 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00012
) 변화도 증가한다. 도 3의 오른쪽 그래프(310)는 왼쪽 그래프(300)를 로그 스케일로 표현한 그래프이다.
일 실시 예로, 도 1의 배리스터 소자(100)에서 제3 전극(170)에 전압을 인가하거나 도 8의 배리스터 소자의 반응층(880)에 검체를 인가하면, 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00013
)가 변화하고, 이에 따라서 그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 쇼트키-배리어의 높이(φSBH)가 변화한다. 반응층(800)의 검체의 농도에 따른 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00014
)의 변화를 이용하여 검체의 농도를 구할 수 있다. 이때 배리스터 소자(100)의 민감도를 향상시키기 위해서는 그래핀층(130)에 모인 전하량에 따른 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00015
)의 변화, 즉 도 3에서 그래프의 기울기가 커야 한다.
그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00016
) 변화의 기울기는 도핑영역(111)의 도핑농도에 따라 달라진다. 도 3의 왼쪽 그래프(300)에서 도핑영역(111)의 도핑농도가 낮아질수록 전하량에 따른 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00017
)의 기울기의 변화가 더 커짐을 알 수 있다.
그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 쇼프키-배리어의 높이(φSBH)에 의해 배리스터 소자(100)에는 열전자 방출 전류(thermionic emission current)가 생성된다. 배리스터 소자(100)에 흐르는 전류밀도(JTE)는 다음 수학식과 같이 표현된다.
여기서, A*는 리처드슨 상수의 그래핀 버전을 나타내고, T는 절대 온도, kB는 디락(Dirac) 상수, φSBH는 그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 쇼트키-배리어의 높이, V는 배리스터 소자(100)에 인가된 전압을 나타낸다.
수학식 6을 참조하면, 일정 전압이 인가될 때 쇼트키-배리어의 높이(φSBH)에 따라 배리스터 소자(100)의 전류가 달라짐을 알 수 있다. 동일한 전하량이 그래핀층(130)에 모이는 경우, 쇼트키-배리어의 높이(φSBH)의 변화량은 그래핀 일함수(
Figure 112023141269710-pat00019
)의 변화량과 동일하며, 그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 캐패시턴스(CDEP)에 따라 달라진다. 그래핀층(130)과 도핑영역(111) 사이의 쇼트키-배리어의 높이(φSBH)의 변화량이 클수록 배리스터 소자(100)의 민감도가 향상될 수 있다.
본 실시 예는 배리스터 소자(100)의 민감도를 향상시키는 방법으로 도핑영역(111) 내 최적의 도핑농도를 파악한다. 배리스터 소자(100)의 도핑영역(111) 내 도핑농도에 따른 배리스터 소자(100)의 전류밀도의 변화량은 다음 수학식으로 나타낼 수 있다.
여기서, JTE는 배리스터 소자(100)의 초기 전류밀도를 나타내고, JTE'은 도 1의 배리스터 소자(100)의 게이트 전극(170)에 전압이 인가되거나 도 8의 배리스터 소자의 반응층(880)에 검체가 인가된 경우의 전류밀도를 나타낸다. 여기서, 초기 전류밀도는 게이트 전극(170)이나 반응층(880)에 아무런 전압이나 물질을 인가하지 않는 경우의 전류밀도를 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀층에 유도된 미량의 전하량(1~10*1010/㎠)에 대하여 도핑영역의 도핑농도에 따른 그래핀 일함수의 변화를 나타낸 표이다.
도 4를 참조하면, 도 8의 배리스터 소자를 이용하여 NO2를 측정하는 경우에 도핑농도에 따른 전류밀도 변화가 도시되어 있다. 기판 내 도핑영역은 n형으로 도핑된 경우이다.
먼저, 도 8의 배리스터 소자의 반응층(880)에 NO2 0.2ppm를 인가하는 경우를 살펴본다. 배리스터 소자의 제1 도핑영역(850)의 도핑농도가 1020인 경우에 전류밀도의 변화량(R)은 2%이다. 다시 말해, NO2를 인가하지 않았을 때의 전류밀도와 NO2를 반응층(880)에 인가하였을 때의 전류밀도의 차이가 2%로 미미함을 알 수 있다. 배리스터 소자의 제1 도핑영역(850)의 도핑농도를 1019로 낮추면, 전류밀도의 변화량(R)은 7%로 증가한다. 제1 도핑영역(850)의 도핑농도를 1018로 낮추면 전류밀도의 변화량(R)은 20%로 크게 증가한다. 제1 도핑영역(850)의 도핑농도를 낮출수록 전류밀도의 변화량(R)은 증가한다.
다음으로, 도 8의 배리스터 소자의 반응층(880)에 NO2 1ppm을 인가하는 경우를 살펴보면, NO2 0.2ppm을 인가하는 경우보다 전류밀도의 변화량이 크다. 즉, 반응층(880)의 반응물질의 농도가 클수록 전류밀도의 변화량이 큰 것을 알 수 있다. 또한 도핑농도가 1019에서 1018로 변화할 때 배리스터 소자의 전류 변화량(R) 또한 유의미한 크기로 크게 변화함을 알 수 있다. NO2 2ppm을 인가하는 경우에도 배리스터 소자의 전류밀도 변화량(R)는 도핑농도 1019에서 1018사이에서 크게 변화함을 알 수 있다.
따라서 배리스터 소자의 민감도 향상을 위하여 배리스터 소자의 제1 도핑영역(850)의 도핑농도는 1018~1015사이의 값으로 설정할 수 있다. 보다 바람직하게는, 배리스터 소자의 전류밀도 변화량(R)의 큰 변화가 도핑농도 1019에서 1018사이에서 발생하므로 도핑농도를 5*1018 ~ 1015사이로 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 시간에 따른 전류 변화량의 실험 예를 도시한 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 드레인 전압에 따른 전류 변화량의 실험 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 수학식 7의 전류밀도 변화량(R)을 나타낸다. 본 실시 예는 도핑영역의 도핑농도가 2.05*1019/㎤인 배리스터 소자의 반응층에 검체 1μM DNA를 인가한 경우이다. 검체를 인가한 후 시간이 경과함에 따라 전류밀도 변화량(R)이 증가하지만 그 변화량은 대략 0~ 30%까지이다.
도 6을 참조하면, 가로축은 드레인 전압을 나타내고 세로축은 전류밀도 변화량(R)을 나타낸다. 본 실시 예는 도핑영역의 도핑농도가 4.14*1018/㎤~1.19*1018/㎤인 배리스터 소자에 검체 1μM DNA를 인가한 경우이다. 즉, 도 6은 도 5와 비교하여 도핑농도만 상이할 뿐 배리스터 소자의 구조 및 검체의 농도 등이 모두 동일하다. 전류밀도 변화량(R)은 -100% ~ 300%으로 도 5의 30%와 비교하여 10 배 이상의 차이가 발생한다. 즉, 도핑농도를 낮추면 검체에 대한 민감도가 크게 향상할 수 있음을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 도핑영역의 도핑농도를 4*1014/㎤~4*1015/㎤인 경우이다. 본 실시 예의 배리스터 구조 및 검체는 도 5 및 도 6과 동일하며, 도핑농도만 상이하다. 도 5 및 6의 실시 예에서 도핑농도를 낮추면 민감도가 향상됨을 알 수 있다. 그러나 본 실시 예와 같이 도핑농도를 일정 이하로 낮추면 검체로 유도되는 전류(즉, 드레인 전류)가 pA 수준으로 매우 낮아지므로 센서로 사용하기 어려움을 알 수 있다.
따라서 배리스터 소자의 민감도를 향상시키기 위하여 도핑영역의 도핑농도는 1019/㎤미만(보다 바람직하게는 5*1018/㎤이하)으로 한다. 다만 도핑농도가 너무 낮으면 전류 세기가 너무 약해지므로 도핑농도는 1016/㎤ 이상인 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 그래핀 기반 센서로 사용되는 배리스터 소자는 기판(800), 부도체층(810), 그래핀층(820), 제1 전극(830), 제2 전극(840) 및 도핑영역(860)을 포함한다.
기판(800)에는 불순물을 도핑하여 형성된 도핑영역(860)이 존재한다. 일 실시 예로, 기판은 2차원 물질이 아닌 실리콘, 저마늄 또는 화합물 반도체 등 일반 반도체 물질로 구성된 반도체층일 수 있다. 도핑영역(860)은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다. 일 실시 예로, 도핑영역(860)은 도핑 농도가 서로 다른 두 영역(850,855)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도핑영역(860)은 제1 농도(예를 들어, 1016/㎤~5*1018/㎤)로 도핑된 제1 도핑영역(850)과 제2 농도(>=제1 농도)(예를 들어, 1019/㎤ 이상)로 도핑된 제2 도핑영역(855)을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 도핑영역(860) 전체는 동일한 제1 농도로 도핑될 수 있다. 도핑영역(860)의 면적 및 깊이는 실시 예에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 또 다른 실시 예로, 기판(800)의 도핑농도가 도핑영역(860) 전체와 동일한 제1 농도로 도핑될 수 있다.
부도체층(810)은 도핑영역(860)의 일부를 제외하고 기판(800) 상에 형성된다. 예를 들어, 제1 도핑영역(850)의 일부 또는 전체의 위쪽에는 부도체층(810)이 존재하지 않고 기판(800) 상에 노출된다. 일 실시 예로, 부도체층(810)은 실리콘 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물 등 다양한 산화물로 구성될 수 있다. 일 실시 예로, 부도층(810)은 실리콘 질화물, 질화 붕소 등 다양한 질화물로 구성될 수 있다.
그래핀으로 구성되는 그래핀층(820)은 도핑영역(860) 중 부도체층(810)에 의해 가려지지 않은 도핑영역(860) 상에 적층된다. 예를 들어, 그래핀층(820)은 부도체층(810) 및 도핑영역(860)에 걸쳐 적층되는 구조일 수 있다.
제1 전극(840)은 기판(800)의 아래에서 도핑영역(860)과 연결된다. 제2 전극(830)은 그래핀층(820)에 연결된다. 다른 실시 예로, 기판(800)의 상면에는 기판 하면의 제1 전극(840)과 연결되는 비아전극(870)을 더 포함할 수 있다. 비아전극(870)은 부도체층(810) 및 기판(800)을 관통하여 기판(800) 아래의 제1 전극(840)과 연결될 수 있다. 본 실시 예의 제2 전극(830) 및 제1 전극(840)의 연결 구조는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예일 뿐, 본 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
그래핀층(820)의 표면에 검체와 반응하는 물질 또는 압력을 감지하는 구조물로 형성된 반응층(880)을 더 포함할 수 있다. 검체(예를 들어, 빛, 바이오물질, 가스 등)의 종류에 따라 반응층을 구성하는 물질의 종류는 다양할 수 있다. 예를 들어, 바이오 물질(DNA, 항원, 항체 또는 효소 등), 양자점(예를 들어, 황화납 양자점) 또는 고분자 필름 등을 그래핀층(820)에 도포하여 반응층(880)을 형성하거나, 압력을 측정하는 구조물로 구성된 반응층(880)을 그래핀층(820)에 적층할 수 있다. 다른 실시 예로, 반응층(880)은 여러 물질이나 여러 층으로 구성될 수 있다. 그래핀층(820)의 표면에 위치한 반응층(880)의 물질 종류에 따라, 본 실시 예의 그래핀 기반 센서는 빛을 감지하는 광학센서, 바이오물질을 검출하는 바이오센서, 가스나 온도, 습도 등을 검출하는 환경센서 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배리스터 소자의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 그래핀 기반 센서로 사용되는 배리스터 소자(900)는 제1 도핑영역(910) 및 제2 도핑영역(920), 그래핀층(930), 제1 전극(950) 및 제2 전극(940)을 포함한다. 제2 전극(940)과 제1 도핑영역(910) 사이에는 SiO2 등으로 구현되는 절연층(960)을 더 포함할 수 있다. 그래핀층(930) 위에는 반응층(미도시)이 존재할 수 있다.
일 실시 예로, 기판 전체에 불순물을 도핑하여 제1 도핑영역(910) 및 제2 도핑영역(920)을 형성할 수 있다. 도핑영역(910,920))은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다. 제1 도핑영역(910)은 제1 농도(예를 들어, 1016/㎤~5*1018/㎤)로 도핑되고, 제2 도핑영역(920)은 제2 농도(>=제1 농도)(예를 들어, 1019/㎤ 이상)로 도핑될 수 있다. 다른 실시 예로, 도핑영역(910,920) 전체는 동일한 제1 농도로 도핑될 수 있다. 각 도핑영역(910,920)의 면적 및 깊이는 실시 예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 기판;
    상기 기판에 불순물을 도핑하여 형성된 도핑영역;
    상기 도핑영역에 적층된 그래핀층;
    상기 도핑영역에 연결된 제1 전극;
    상기 그래핀층에 연결된 제2 전극; 및
    상기 그래핀층 상부에 위치하고, 검체가 인가되면 상기 그래핀층에 전하를 유도하는 물질을 포함하는 반응층;을 포함하고,
    상기 그래핀층의 일함수는 상기 도핑영역의 농도에 따라 변화하고,
    상기 검체의 농도변화에 따른 민감도를 향상시키기 위하여 상기 도핑영역의 도핑농도는 1016/㎤ ~ 5*1018/㎤인 것을 특징으로 하는 배리스터 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 도핑영역은,
    1016/㎤ ~ 5*1018/㎤의 농도로 도핑된 제1 도핑영역; 및
    1019/㎤ 이상의 농도로 도핑된 제2 도핑영역;을 포함하고,
    상기 제1 도핑영역은 상기 그래핀층에 연결되고,
    상기 제2 도핑영역은 상기 제1 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 배리스터 소자.

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