초록 ▼

연구개요
21세기의 핵심기술은 에너지, 물질전달, 나노기술, 정보/통신 기술 등이 주류를 이루고 있으며, 특히 에너지 관련 기술은 매우 활발히 연구되고 있는 분야임. 이에 대한 핵심요소로 초전도 현상을 활용한 에너지 절감 기술이 제시되고 있으며, 이를 통해 최적의 성능을 구현하면서도 에너지의 절감이 가능하다는 것이 확인됨. 최근 전자/광전자 분야를 중심으로 가장 활발히 연구되고 있는 초전도 물질은 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenides, 이하 TMD)이며, 이는 구성 성분에 따라 부도

연구개요
21세기의 핵심기술은 에너지, 물질전달, 나노기술, 정보/통신 기술 등이 주류를 이루고 있으며, 특히 에너지 관련 기술은 매우 활발히 연구되고 있는 분야임. 이에 대한 핵심요소로 초전도 현상을 활용한 에너지 절감 기술이 제시되고 있으며, 이를 통해 최적의 성능을 구현하면서도 에너지의 절감이 가능하다는 것이 확인됨. 최근 전자/광전자 분야를 중심으로 가장 활발히 연구되고 있는 초전도 물질은 전이금속 칼코겐 화합물(Transition Metal Dichalcogenides, 이하 TMD)이며, 이는 구성 성분에 따라 부도체부터 반도체, 금속성까지 나타나므로 산업 및 과학적 연구 분야에서 다양한 적용이 가능함. 따라서, 본 연구에서는 고분해능 투과 전자현미경 (High resolution transmission electron microscopy)와 원자침 단층 촬영법 (Atom-probe tomography)과 같은 첨단 정밀 분석기법을 활용하여 최적의 Nb 기지 혹은 Ta 기지 TMD 최적 조성과, 박막 제조 공정을 확립하고, 궁극적으로 실제 소자에 적용 가능한 초전도 TMD 박막을 개발하고자 함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 고분해능 투과 전자현미경과 원자침 단층 촬영법, 분광 촬영법(Raman spectroscopy), AFM(Atomic Force Microscopy)를 이용하여 CVD를 통해 합성한 박막 형태의 2D TMD 물질의 특성을 평가하여 최적의 합성 조건과 조성을 확인하였음. 최적 화학 증착 공정 확립을 통해 NbSe₂와 MoS₂의 3~6개 층의 박막(두께 : 약 1.2 ~ 5nm)을 갖는 TMD 물질 합성이 가능하였으며, 분광 촬영법과 HR-TEM을 이용한 조성 분석을 통해 각 물질의 합성이 제대로 일어남을 확인함.
확립된 화학 증착 공정을 통해 합성시킨 CVD-grown TMD와 Exfoliated TMD 간의 마찰계수를 비교하여, 추가적인 특성을 비교 평가하였음.
경계에서 확인된 단면의 TEM 결과와 3D reconstruction image를 통해, W-based Nb alloyed diselenide의 원자 층이 성공적으로 합성된 것을 확인하였고, 3D-APT reconstruction을 통해 W_xNb_(1-x)Se₂ thin film에 대한 큰 부피에서의 3D stoichiometry를 확인할 수 있다는 것을 확인.

연구개발결과의 중요성
CVD 시스템을 이용한 전이금속과 칼로겐 원소의 혼합물인 2D 초전도 TMD 박막의 형성은 합금 형태의 TMD를 이용하게 되므로 조성의 변화를 통해 물성의 변화가 가능하며, 박막의 형태로 형성되므로 실생활에서의 초전도체 적용범위를 확장시킬 수 있다. 센서나 에너지 하베스팅, 뉴로몰픽 디바이스 등에서 응용이 일어날 것이며, 특히 에너지 절감 분야에서 많은 응용이 될 것으로 판단됨.
이와 같은 2D TMD에 대한 대면적 합성과 원자단 분석은 현재까지 수행된 바 없는 독창적 연구분야이며, 이러한 정밀 분석 연구는 향후 연구될 유사 분야의 연구에 이론적 실험적 동기를 제공하고, 새로운 시장의 확대를 불러 일으킬 것임.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 가. 국내·외 관련 분야의 환경변화 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 30
• 4. 참고문헌 ... 31
• 5. 연구성과 ... 32
• 끝페이지 ... 33