초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구팀이 제안하는 과제는
1) 2D 나노 물질인 다이칼코게나이드 물질 (MoS2, MoSe2, WS2, WSe2)과 나노 결정질 산화물이 적층된 이종 접합 활성 반도체 및 소자 연구
2) 이종 접합 반도체 트랜지스터 기반의 광 센서 광전특성 연구
3) 광 집중 전극 연구
4) 선행 기술이 집적된 3단자 트랜지스터 구조 광 센서의 광전류 기구 분석을 통해, 고감도(EQE=10^5) 광반응 특성 및 전방위 가시광에 반응하는 광 센싱 특성을 갖으며 디스플레이 TFT 소자와 공정 적합성이

연구의 목적 및 내용
본 연구팀이 제안하는 과제는
1) 2D 나노 물질인 다이칼코게나이드 물질 (MoS2, MoSe2, WS2, WSe2)과 나노 결정질 산화물이 적층된 이종 접합 활성 반도체 및 소자 연구
2) 이종 접합 반도체 트랜지스터 기반의 광 센서 광전특성 연구
3) 광 집중 전극 연구
4) 선행 기술이 집적된 3단자 트랜지스터 구조 광 센서의 광전류 기구 분석을 통해, 고감도(EQE=10^5) 광반응 특성 및 전방위 가시광에 반응하는 광 센싱 특성을 갖으며 디스플레이 TFT 소자와 공정 적합성이 있는 핵심 센서 소자 구현을 목표로 한다

연구결과
다이칼코게아니드 물질과 나노 결정질 산화물이 이종 접합 구조로 적층된 나노 하이브리드 활성 반도체와 광 집중 소오스/드레인 전극을 투명 전도층으로 사용하였고 3단자 트랜지스터 구조를 갖는 광 센서의 광 전도도 메커니즘을 규명했다.
광 효율, 광 전류, 광 전도도, 파장 흡수 영역 관점에서, 반도체 활성층의 재료, 결정구조, 다중 층, 적층 순서, 공정, 소자의 구조 및 동작조건을 최적화 하여, 고감도 광 효율 및 광 전도도 특성 (EQE=105 &Photoconductive Gain=106)과 전방위 가시광선에 반응하는 센싱 특성을 확보하였다. 또한 펄스 인가를 통해 지속적으로 유지되는 광전도도 특성을 제어하는 방법을 확보하였으며 고속측정을 통해 개선된 소자 특성을 확인할 수 있었음.
이는 디스플레이와 사용자의 소통을 증대할 수 있는 양방향 대면적 디스플레이의 핵심 센서 기술 확보에 기여한다.

연구결과의 활용계획
2D 물질과, 나노 결정질 산화물 반도체는 저온 공정이 가능하여 유연한 플랫폼에 구현 가능하다는 점을 고려하면, 향후, 고감도 유연 이미지 센서, 바이오 센서 및 광통신의 수광소자에 적용 가능하다는 점에서 그 파급 효과가 지대할 것으로 예상된다. 본 연구팀의 이러한 시도는 세계적으로도 독창적인 아이디어로서, 기존에 개별적으로 발전되어 온 국내외의 박막 및 나노 구조체가 적용된 광 센서 및 박막 트랜지스터의 역량을 한데 아우름으로써, 세계적인 연구흐름을 새롭게 주도해 나갈 수 있다는 점에서 국가적으로 전략적이고 집중적인 연구 지원이 필수적으로 요청된다.

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose& contents
Verifying the photo-conduction mechanism of 2D dichalcogenidematerial-nanocrystalline oxide semiconductor hetero-junction transistor. Through the understanding on photo-responsive characteristics, we achieve high sensitivity photo-sensor (EQE=10⁵, photoconductive gain

Purpose& contents
Verifying the photo-conduction mechanism of 2D dichalcogenidematerial-nanocrystalline oxide semiconductor hetero-junction transistor. Through the understanding on photo-responsive characteristics, we achieve high sensitivity photo-sensor (EQE=10⁵, photoconductive gain=10⁶, photoresponsivity for the whole visible light , which needs to be compatible with the process of switch element for interactive display applications.
Using two dimensional dichalcogenide material-nanocrystalline oxide semiconductor hetero-junction material and photo-concentration source/drain electrodes, we aimed to achieve high performance photo-transistor and understand the photo-conduction mechanism. In terms of photo-efficiency, photocurrent, photo-conductivity and wavelength absorption, we optimized the semiconductor material, crystal structure, multi-layer, the sequency of multi layer, process, the structure of device and the optimization of operation, eventually realizing high efficiency and high photo-conductivity property (EQE=10⁵ & Photoconductive Gain=10⁶) together with high photo-spectral absorption.

Result
We fabricated the photo-sensor using various dichalcogenide materials and achieved high photo-conductivity gain. From the points of light efficiency, photocurrent, photoconductivity and wavelength absorption region, devices of heterojunction structure were fabricated by optimizing the material, crystal structure, multilayer, stacking order, process, device structure and operating condition of semiconductor active layer. Especially using, photon-concentration source/drain electrodes, From this, we have obtained high sensitive optical efficiency and photoconductivity characteristics (EQE = 10^5 & Photoconductive Gain = 10^6) and sensing characteristics in response to visible light. nd the method how to control persistent photo-conductivity
In addition, the persistent photoconductivity was controlled by the pulse application method, and the improved device characteristics were employed by high-speed measurement.

Expected Contribution
Considering the fact that 2 dimensional dichalcogenide materials and nanocrystalline oxide semiconductor can be processed at low temperature and these materials can be used for flexible platform, we expect that this hetero-junctin semiconductor material can be used for image sensor, bio sensor and optical communications

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 21
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 22
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 23
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 23
• 8. 연구성과 ... 24
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 29
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 29
• 12. 기타사항 ... 30
• 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 31
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 41
• 끝페이지 ... 45