초록 ▼

본 연구에서는, 2차원 나노구조의 열전 특성을 분석하기 위해, 다공성 그래핀 (graphene nanomesh, GNM)의 열전도도와 transition metal dichalcogenides (TMDC)의 전자구조를 분자동역학 및 밀도 범함수론을 이용하여 연구하였다. GNM의 경우, 그림 1과 같은 구조를 고려하여 기공의 지름 (d_p)와 간격(d_s)을 독립적으로 변화시켜 가면서 분자 동역학으로 열전도도를 계산하여 그림 2와 같은 결과를 도출하였다.

그림 2에 나타나 있듯이, GN

본 연구에서는, 2차원 나노구조의 열전 특성을 분석하기 위해, 다공성 그래핀 (graphene nanomesh, GNM)의 열전도도와 transition metal dichalcogenides (TMDC)의 전자구조를 분자동역학 및 밀도 범함수론을 이용하여 연구하였다. GNM의 경우, 그림 1과 같은 구조를 고려하여 기공의 지름 (d_p)와 간격(d_s)을 독립적으로 변화시켜 가면서 분자 동역학으로 열전도도를 계산하여 그림 2와 같은 결과를 도출하였다.

그림 2에 나타나 있듯이, GNM의 열전도도가 공극률 (area fraction of pores, φ)과 d_p가 증가함에 따라 급격히 감소함을 확인하였으며 (pure graphene의 열전도도에 비해 약 50%~90% 정도 감소함), 이는 기공에 의한 phonon의 scattering 증가에 의한 것임을 보였다.

또한, 2차원 (2D) TMDC의 전자구조 특성을 조사하기 위해 그림 3과 같은 heterostructure를 고려하여 (MoX₂/WX₂) 밀도 범함수론에 기반한 제일 원리 계산을 통해 그림 4와 같은 band-gap을 얻었다. 그림 4에서 알 수 있듯이, m이 증가할수록 heterostructure의 band-gap은 MoX₂의 band-gap에 가까워지며, 반대로 n이 증가할수록 WX₂의 band-gap에 가까워짐이 확인되었다. 한편, 그림 3의 heterostructure에 in-plane strain을 주었을 경우 strain의 종류(compressive, tensile)에 따라 band-gap이 그림 5 및 6과 같이 변화함이 얻어졌으며, 이는 strain engineering이 TMDC heterostructure의 전자구조 제어의 유용한 방법임을 나타내는 결과로서 향후 물질 설계에 중요한 guideline으로 작용할 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 13