초록 ▼

□ 연구개요
• 전이금속 칼코젠화합물(transition metal chalcogenides), 흑린 등 층상구조 물질 중에서 반도체 특성을 나타내는 2차원 반도체 물질의 광학적 특성을 다각적으로 연구하여, 2차원 반도체에서 나타나는 강한 빛-물질 상호작용(light-matter interaction)의 기원과, 그에 따른 특이한 광물성을 조사한다.
• 2차원 반도체의 광학적 특성을 결정짓는 중요한 요소인 2차원에 속박된 엑시톤의 구조와 거동에 대한 심층적인 연구를 수행하며, 2차원 반도체의 응용을 위해 외부인자에 의한

□ 연구개요
• 전이금속 칼코젠화합물(transition metal chalcogenides), 흑린 등 층상구조 물질 중에서 반도체 특성을 나타내는 2차원 반도체 물질의 광학적 특성을 다각적으로 연구하여, 2차원 반도체에서 나타나는 강한 빛-물질 상호작용(light-matter interaction)의 기원과, 그에 따른 특이한 광물성을 조사한다.
• 2차원 반도체의 광학적 특성을 결정짓는 중요한 요소인 2차원에 속박된 엑시톤의 구조와 거동에 대한 심층적인 연구를 수행하며, 2차원 반도체의 응용을 위해 외부인자에 의한 엑시톤의 거동을 연구한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
• Micro-reflectance/PLE/PC 측정 시스템 구축, 2차원 반도체 물질의 엑시톤 구조 이해
-PL excitation(PLE) 분광 및 제 2고조파(Second harmonic generation)등 다양한 분광 측정을 마이크로 스케일로 수행하는 기술을 개발하여, 2차원 반도체 물질의 엑시톤 에너지 준위를 측정함.
-2차원 반도체 물질의 엑시톤 에너지 준위 및 그 변화를 확인하고, 엑시톤-포논 상호작용에 의한 공명라만 현상을 이용하여 엑시톤 에너지 준위 및 구조에 대해 보고함.
• Time-resolved PL/PC 측정 시스템 구축, 2차원 반도체 물질의 동역학 이해
-엑시톤의 수명에 대한 최신 보고가 엑시톤의 동역학을 밝혀내는 것과 큰 연관이 없음을 확인하고, 펄스 레이저를 이용한 편광 제2고조파를 통한 2차원 물질의 격자방향 측정 시스템을 구축함.
-여기에너지에 따른 제2고조파 신호 변화를 이용한 2차원 반도체 물질의 엑시톤 에너지 준위를 측정하는 시스템 구축하고, 단일층 WS₂의 공명라만 측정을 통한 엑시톤 dispersion을 실험적으로 입증할만한 결과를 얻음.
• 외부인자(인장변형, 도핑 등)에 의한 2차원 엑시톤의 구조 변화 이해: 이중층 MoS₂가 인장변형에 의해서 층간 미끄러짐이 발생하는 것과 WS₂의 특정 격자 방향의 가장 자리 부분에서 O₂의 흡착에 의한 charged exciton (trion)의 신호 세기가 증가하는 것을 보고함.
• 2차원 반도체 기반 이종접합 구조에서의 엑시톤 특성 이해: 접합 각도 제어 이종접합 전사 시스템 구축 및 이종접합 구조 시료에서 층간 상호작용에 의한 라만 신호 및 층간 엑시톤 신호를 관찰함.
• 2차원 자성 물질의 기본 물성 연구: 2차원 반강자성 물질 FePS₃와 NiPS₃의 라만분광학을 이용한 자성 상전이 측정 방법을 개발하고, 층수에 따른 자성 특성 변화에 대해 보고함.

□ 연구개발결과의 중요성
• 최근 2차원 물질 기반의 이종접합 구조의 물성 및 응용 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 본 연구에서 진행된 MoS₂, MoSe₂, WS₂, WSe₂의 엑시톤의 에너지 준위 및 엑시톤 구조에 대한 연구결과는 이종접합 구조의 물성의 이해에 필수적임.
• 2차원 물질의 물성은 층간 상호작용에 의해 변화하게 되므로, 라만 측정을 통한 2차원 물질의 nearest-neighbor와 second-nearest-neighbor 층간 결합 상수 연구와 적층 구조에 따른 층간 결합 상수 연구는 2차원 물질 및 이종접합 구조의 물성의 이해에 큰 도움이 될 것임.
• 본 연구에서 구축한 Micro-Reflectance/PLE/PC, 편광 제2고조파 측정 시스템을 이용하여 추후에 2차원 물질 기반 이종접합 구조의 광 특성 및 층간 상호작용을 연구할 수 있음.
• 인장변형에 의한 미끄러짐 현상은 다른 2차원 물질 및 이종접합 구조에서도 발생 가능하므로, 2차원 물질 및 이종접합 구조의 인장변형에 의한 물성 변화 이해에 큰 도움이 될 것임.
• 2차원 물질 기반 이종접합 구조는 물질 간의 접합 각도에 따라 물성이 변화하기 때문에, 본 연구에서 구축한 격자 방향 측정 시스템과 접합 각도 제어 이종접합 전사 시스템은 이종접합 구조의 접합 각도에 따른 물성 변화 연구에 활용할 수 있음.
• 최근 2차원 자성 물질 및 이를 응용한 이종접합 구조에 대한 연구가 활발하게 진행되는데, 본 연구에서 진행된 2차원 자성 물질의 기본 물성 연구 결과를 바탕으로 진행될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1차년도 연구 결과 ... 4
• 2차년도 연구 결과 ... 8
• 3차년도 연구 결과 ... 11
• 시스템 구축 ... 14
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 50
• 끝페이지 ... 66