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NTIS 바로가기접착 및 계면 = Journal of adhesion and interface, v.21 no.3, 2020년, pp.107 - 112
김현호 (금오공과대학교 신소재공학부)
Recently, the atomically thin transition-metal dichalcogenide (TMD) semiconductors have attracted much attention owing to their remarkable properties such as tunable bandgap with high carrier mobility, flexibility, transparency, etc. However, because these TMD materials have a significant drawback t...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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그래핀이 가진 전기적, 기계적, 광학적 특성은 어떤 것에 기인한 것인가? | 원자 한층으로 이루어진 그래핀이 2004년 실험적으로 발견된 이후 [1], 연구자들은 지난 16년간 기존 3차원 물질들 내에서 관찰하지 못한 뛰어난 전기적 [2], 기계적 [3], 광학적 [4] 특성들을 발견해왔으며, 이는 그래핀이 갖는 디랙 콘(Dirac Cone)이라 불리는 독특한 전자구조 [5]로부터 기인된다는 사실을 밝혀내었다. 선형적인 에너지-모멘텀 분산관계를 갖는 이 전자구조 안에서 그래핀 내 전자는 질량이 없는 디락입자 (massless Dirac fermion)처럼 행동하기 때문에 매우 높은 전하이동도를 갖는 등 전기적 특성 면에서 유리한 장점을 갖지만, 밴드갭이 없는 준금속 (semimetal) 특성을 지닌 그래핀을 스위칭 소자와 같은 반도체 기반 전자산업에 적용하기 어렵다는 한계점을 지니고 있다. | |
그래핀이 높은 전하이동도를 갖지는 이유는? | 원자 한층으로 이루어진 그래핀이 2004년 실험적으로 발견된 이후 [1], 연구자들은 지난 16년간 기존 3차원 물질들 내에서 관찰하지 못한 뛰어난 전기적 [2], 기계적 [3], 광학적 [4] 특성들을 발견해왔으며, 이는 그래핀이 갖는 디랙 콘(Dirac Cone)이라 불리는 독특한 전자구조 [5]로부터 기인된다는 사실을 밝혀내었다. 선형적인 에너지-모멘텀 분산관계를 갖는 이 전자구조 안에서 그래핀 내 전자는 질량이 없는 디락입자 (massless Dirac fermion)처럼 행동하기 때문에 매우 높은 전하이동도를 갖는 등 전기적 특성 면에서 유리한 장점을 갖지만, 밴드갭이 없는 준금속 (semimetal) 특성을 지닌 그래핀을 스위칭 소자와 같은 반도체 기반 전자산업에 적용하기 어렵다는 한계점을 지니고 있다. 이에 따라 두 층 그래핀 도핑에 관한 연구[6]와 그래핀 나노리본 합성 연구[7] 등 그래핀의 밴드갭 형성을 위한 다양한 시도들이 이루어져왔으나 이러한 방법들은 그래핀의 우수한 특성을 저하시키는 문제가 있었다. | |
TMD 기반 반도체 소재의 단점은? | 이 중 TMD 기반 반도체 소재는 MoS2를 시작으로 다양한 소재들이 개발됨에 따라 높은 전하이동도 뿐만 아니라 조절 가능한 밴드갭, 우수한 유연성 및 투명성 등을 지닌 소재로서 차세대 전자공학 및 광전자공학 분야의 반도체 소재로서 주목 받고 있다. 하지만 이러한 우수한 특성을 지닌 흥미로운 소재임에도 불구하고, 대부분의 TMD 소재들은 대기 중의 산소 및 수분에 의해 쉽게 산화되는 특성 때문에 대기안정성에 취약하다는 치명적인 단점을 갖고 있기 때문에 [14] 산업적으로의 응용에 걸림돌이 되고 있다. |
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