초록 ▼

□ 연구개요
2차원 박막(two dimensional layered materials)과 유기 분자막 계면(interface)에서 일어나는 전하 수송(charge transport) 현상과 결합 원리(bonding mechanism)를, 본 연구진이 보유하고 있는 scanning Kelvin probe microscopy(SKPM) 및 dielectric force microscopy(DFM) 모듈을 사용하여 측정 분석 하였다. 이때 흑린(black phosphorus) 성능저하를 결정하는 핵심 물리량이 전자 밀도(물질 내 특

□ 연구개요
2차원 박막(two dimensional layered materials)과 유기 분자막 계면(interface)에서 일어나는 전하 수송(charge transport) 현상과 결합 원리(bonding mechanism)를, 본 연구진이 보유하고 있는 scanning Kelvin probe microscopy(SKPM) 및 dielectric force microscopy(DFM) 모듈을 사용하여 측정 분석 하였다. 이때 흑린(black phosphorus) 성능저하를 결정하는 핵심 물리량이 전자 밀도(물질 내 특정 에너지에 존재하는 전자량)라는 점을 규명했다. 뿐만 아니라, MoS₂ 및 WSe₂의 2차원 반도체 박막의 이종접합 구조를 형성하여 그들 계면간의 전하 교환 원리 및 공간 결핍(depletion) 영역 형성에 대한 메커니즘 등을 규명하는 연구를 진행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
우선 2차원 물질인 흑린(black phosphrous)과 산소 분자 간의 전하 교환 원리 규명하는 데 성공하였다. 자체 보유하고 있는 AM-KPFM 기술을 이용하여 차세대 반도체 대체 2차원 물질인 흑린(black phosphorus)의 전하 구조를 국지적으로 분석하고, 흑린과 산소 분자 간의 전하 교환 원리를 규명하였다. 즉, 흑린의 두께에 따른 표면 전위(surface potential) 분포의 실시간, 국지적 분석을 통하여 흑린의 전하 구조가 표면의 산소 분자와의 전하 교환에 미치는 현상에 대한 새로운 모델을 제시하였다. 연구팀이 제시한 모델은 흑린뿐 아니라 다른 2차원 반도체 물질들에도 모두 적용할 수 있어, 이를 통해 표면 전자 밀도를 제어하여 전기적, 광학적 특성을 향상시킨 소자개발에 기여할 수 있게 되었다. 그뿐만 아니라, 최근에 DFM모듈을 확보하여, 이종접합(heterostructure)된 2차원 물질 간의 공핍층(depletion layer) 변화에 의한 gate 효과를 비파괴적(non-destructive)이며 국지적(local)인 전도도 mapping을 통하여 2차원 물질 간 전하 교환 및 재결합 원리를 규명하는데 성공하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
흑린에 대한 위와 같은 전하구조 분석 및 산소 분자간의 전하교환원리 규명 결과는 향후 흑린의 정밀한 전자 구조 제어를 통하여, 흑린 기반의 안정적이며 우수한 성능의 반도체 소자를 제작하는데 큰 도움을 줄 것이라 예상된다. 또한 DFM모듈을 이용한 실험을 통하여, 반데르발스 결합을 가지는 이종접합 구조에서 일어나는 전하 교환에 대한 근본적인 원리를 이해하고, 나아가 공핍층을 가지는 2차원 물질 이종접합 구조물을 사용한 전기, 광학적 소자의 성능을 향상 시키는데 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 목적 ... 4
• 2) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 2차원 물질인 흑린(black phosphrous)과 산소 분자 계면간의 상호 전하 교환 원리를 규명함 ... 4
• 2) DFM 모듈을 이용한 2차원 이종접합 구조의 국지적 전도도(local conductivity) 및 계면간의 전하 교환원리 규명 ... 5
• 3) 금속 기판에 기능화된 분자의 구조(structure) 및 정렬(arrangement) 방식에 따른 분자-금속 계면의 전하교환 원리 규명 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 5
• 1) 2차원 물질인 흑린(black phosphrous)과 산소 분자 계면간의 상호 전하 교환 원리를 규명 ... 5
• 2) DFM 모듈을 이용한 2차원 이종접합 구조의 국지적 전도도(local conductivity) 및 계면간의 전하 교환원리 규명 ... 5
• 3) 금속 기판에 기능화된 분자의 구조(structure) 및 정렬(arrangement) 방식에 따른 분자-금속 계면의 전하교환 원리 규명 ... 6
• 4. 참고문헌 ... 6
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8