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각도분해 광전자 분광법을 이용한 2차원 전이금속 칼코겐 화합물의 전자구조 연구
Investigation on 2D Transition Metal Chalcogenide Using Angular-Resolved Photoelectron Spectroscopy 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.22 no.4, 2019년, pp.350 - 356  

박수형 (한국과학기술연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, transition metal dichalcogenide (TMDC) monolayers have been the subject of research exploring the physical phenomenon generated by low dimensionality and high symmetry. One of the keys to understanding new physical observations is the electronic band structure of 2D TMDCs. Angle-resolved p...

주제어

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문제 정의

  • 여기에서는 앞에서 언급한 대칭성에서 기인하는 전자 구조를 이용하여 관측한 물리적 현상의 예를 2가지를 소개하고자 한다.
  • 8–10 이 크기의 샘플은 특별한 경우를 제외하고는 기존의 ARPES 측정 및 해석 방법을 통해서는 전자 띠구조를 이해하는데 제약사항이 많다. 하지만 본 리뷰에서는 2차원 전이금속 칼코겐 화합물의 저차원과 높은 대칭성을 이용하여 각분해능 광전자분광측정에 대한 새로운 해석법을 제시하고, 이것을 이용한 측정결과 및 해석들을 소개하고자 한다.

가설 설정

  • Figure 3. (a) 단결정 2차원 단층 WSe2의 계산된 최외곽 에너지를 운동량 공간에서 그린 지도. (b) 에너지 지도로부터 계산된 # 값을 운동량 공간에서 그린 지도.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
각분해능 광전자분광법이란? 각분해능 광전자분광법은 샘플에 극자외선 또는 X-선 영역의 (10 ~ 1400 eV) 빛을 조사할 때, 광전효과에 의해 발생되는 광전자를 측정하는 방법이다. 이때 에너지는 보존되기 때문에 광전자의 에너지를 측정하면 전자가 물질 내에서 어떠한 에너지로 구속되어 있는지를 알 수 있다.
2차원 전이금속 칼코겐 화합물의 배열로 인한 발생하는 물리적인 현상들은 무엇이 있는가? 2차원 전이금속 칼코겐 화합물 (transition metal chalcogenide, TMDC)은 평면방향으로는 강한 공유결합(Covalent bonding)과 수직방향의 약한 반데르발스결합(van der Waals bonding)의 고유의 원자배열을 가지고 있다.1,2 이러한 비대칭적 결합구조는 초전도(superconductivity), 전하밀도파 (Charge density wave), 위상양자상태(topological edge state)3와 스핀 홀 효과(spin Hall effect)4,5와 같은 저차원과 높은 대칭성에서 기인하는 새로운 물리적으로 현상들을 보여준다. 이러한 물리현상들을 실험적으로 접근하기에 최적의 방법은 각도분해능 광전자분광법 (Angle-resolved photoelectron spectroscopy, ARPES)이며, 최근 이를 이용하여 많은 연구들이 보고되고 있다.
2차원 전이금속 칼코겐 화합물의 특징은 무엇인가? 2차원 전이금속 칼코겐 화합물 (transition metal chalcogenide, TMDC)은 평면방향으로는 강한 공유결합(Covalent bonding)과 수직방향의 약한 반데르발스결합(van der Waals bonding)의 고유의 원자배열을 가지고 있다.1,2 이러한 비대칭적 결합구조는 초전도(superconductivity), 전하밀도파 (Charge density wave), 위상양자상태(topological edge state)3와 스핀 홀 효과(spin Hall effect)4,5와 같은 저차원과 높은 대칭성에서 기인하는 새로운 물리적으로 현상들을 보여준다.
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참고문헌 (22)

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  3. Gmitra, M., Kochan, D., Hogl, P. & Fabian, J. Trivial and inverted Dirac bands and the emergence of quantum spin Hall states in graphene on transition-metal dichalcogenides. Phys. Rev. B 93, 155104 (2016). 

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  9. Zhou, J. et al. A library of atomically thin metal chalcogenides. Nature 556, 355-359 (2018). 

  10. Li, B. et al. Solid-Vapor Reaction Growth of Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers. Angew. Chemie Int. Ed. 55, 10656-10661 (2016). 

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  21. Dolui, K., Rungger, I., Das Pemmaraju, C. & Sanvito, S. Possible doping strategies for $MoS_2$ monolayers: An ab initio study. Phys. Rev. B 88, 075420 (2013). 

  22. Du, Y., Liu, H., Neal, A. T., Si, M. & Ye, P. D. Molecular doping of multilayer $Mos_2$ field-effect transistors: Reduction in sheet and contact resistances. IEEE Electron Device Lett. 34, 1328-1330 (2013). 

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