초록 ▼

□ 연구개요
○ 그래핀 진성반도체를 구현하려면 수소를 그래핀에 구조적 결함이 없이 흡착해야 하며 이를 위해서는 플라즈마를 정밀하게 제어할 수 있어야 함.
○ 랑뮤어 탐침을 이용하여 플라즈마의 에너지를 분석하고, 그에 따른 그래핀의 물성을 라만분광법과 투과전자현미경을 통해 비교하고, 수소 흡착에 따른 그래핀의 전기적 특성 변화를 In-situ로 측정분석함으로써 그래핀 진성반도체를 만들기 위한 수소플라즈마의 개선된 조건을 제시함.
○ 위에서 찾은 조건을 이용하여 전계효과 트랜지스터와 인버터 소자를 제작하여 그 특성을 평

□ 연구개요
○ 그래핀 진성반도체를 구현하려면 수소를 그래핀에 구조적 결함이 없이 흡착해야 하며 이를 위해서는 플라즈마를 정밀하게 제어할 수 있어야 함.
○ 랑뮤어 탐침을 이용하여 플라즈마의 에너지를 분석하고, 그에 따른 그래핀의 물성을 라만분광법과 투과전자현미경을 통해 비교하고, 수소 흡착에 따른 그래핀의 전기적 특성 변화를 In-situ로 측정분석함으로써 그래핀 진성반도체를 만들기 위한 수소플라즈마의 개선된 조건을 제시함.
○ 위에서 찾은 조건을 이용하여 전계효과 트랜지스터와 인버터 소자를 제작하여 그 특성을 평가함.
○ 그래핀의 수소화 기술을 이용하여 투명소자에 적합한 패터닝 기술을 개발함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 플라즈마 상태 In-Situ 측정 연구
- 여러 조건에서 고유의 랑뮤어 탐침을 이용하여 플라즈마 상태를 분석함.
- In-situ 측정시스템을 구축하여 그래핀의 전기적 거동을 분석함.
- Raman, TEM 등의 측정과 분석을 통하여 개선된 플라즈마 조건을 제시함.
○ p-type 그래핀 진성반도체로 만들어진 전계효과 트랜지스터의 특성 향상
- 누설전류를 감소시켜 트랜지스터의 특성을 향상시킴.
- 게이트 전압 대비 on/off 드레인 전류비 1×10⁵. 캐리어 이동도 100 cm²/V·sec의 진성반도체 그래핀은 합성하지 못했으나, 절연체 성질의 수소화그래핀을 개발함.
○ p-type 그래핀 인버터 구현 함.
- BN을 이용하여 그래핀을 채널별로 차등 도핑함으로써 인버터로 작동할 수 있음을 증명하였음
- 스위치 On/Off가 되는 최초의 그래핀 인버터 구현은 진행 중임. 본 연구를 통하여 절연체 수소화그래핀을 이용한 새로운 패터닝 기술을 개발하였음. (국내 특허출원 (2019년 6월 14일): 수소화 그래핀을 이용한 패터닝 및 이의 응용, 10-2019-0070879).

□ 연구개발결과의 중요성
플라즈마의 체계적인 분석을 통하여, 세계 최고의 그래핀 수소흡착 기술을 개발하는데 성공함. 아직까지 본 연구실을 제외하고 25%의 수소흡착을 성공한 연구진이 없음. 이 기술을 조금 더 발전시키면 빠른 시일 내에 진성반도체 그래핀 합성에 성공할 것으로 기대됨. 또한 수소화 그래핀의 투명성과 절연체적 성질을 이용하여 새로운 패터닝 기술 개발에 성공했으며, 이는 여러 투명, 유연 소자들의 원천 기술이 될 것임을 확신함. 또한 이론에서만 추측했던 다양한 수소화그래핀의 특성을 확인 할 수 있는 기회를 열었으며, 특유의 스핀현상과 양자현상을 관측하여 물리학계에 큰 기여를 할 것으로 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 최종연구목표 ... 4
• 나. 연구 개발의 필요성 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 실험 개요 ... 4
• 나. 플라즈마 상태연구 ... 4
• 다. 광학적 밴드갭 형성 확인 ... 6
• 라. 수소화그래핀의 전계효과 트랜지스터 특성평가 ... 6
• 마. 수소화그래핀으로 제작한 인버터의 특성평가 ... 7
• 바. 수소화그래핀을 이용한 패터닝 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 가. 학문적 의의 ... 8
• 나. 산업/기술적 파급효과 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 9