초록 ▼

□ 연구개요
차세대 패터닝 공정으로 각광받고 있는 인쇄 기술을 이용하여 이황화 몰리브덴(MoS₂)을 반도체 채널로 가지는 포토트랜지스터를 유연한 플랫폼 상에 대면적으로 구현하고, 이를 웨어러블 투명 포토센서 어레이로 응용하는 것을 연구 목표로 함. 이를 위해 고품질의 MoS₂ 필름을 대면적으로 균일하게 성장시키는 기술과 웨어러블 플랫폼에 공정 가능한 저온 인쇄 기술을 이용해 투명 트랜지스터 개발 기술을 확보함. 또한 인쇄 공정으로 제작된 투명 포토센서 어레이를 다양한 파장 에너지, 기계적변형 조건, 그리고 인/장력 스트레스 하

□ 연구개요
차세대 패터닝 공정으로 각광받고 있는 인쇄 기술을 이용하여 이황화 몰리브덴(MoS₂)을 반도체 채널로 가지는 포토트랜지스터를 유연한 플랫폼 상에 대면적으로 구현하고, 이를 웨어러블 투명 포토센서 어레이로 응용하는 것을 연구 목표로 함. 이를 위해 고품질의 MoS₂ 필름을 대면적으로 균일하게 성장시키는 기술과 웨어러블 플랫폼에 공정 가능한 저온 인쇄 기술을 이용해 투명 트랜지스터 개발 기술을 확보함. 또한 인쇄 공정으로 제작된 투명 포토센서 어레이를 다양한 파장 에너지, 기계적변형 조건, 그리고 인/장력 스트레스 하에서 신뢰성 있게 평가함으로써 대면적 이차원 반도체를 이용한 웨어러블 광전자소자를 개발하는 원천 기술을 확보함.

□ 연구 목표대비 연구결과
￭ 대면적 단일층 MoS₂ 반도체 층 형성
- CVD 공정 최적화를 통해 1.5 cm by 1.5 cm 이상의 균일한 단일층 합성에 성공
- 실리콘 기판에서 합성된 단일층 MoS₂ 전계트랜지스터의 전하이동도는 금속증착으로 컨택 전극 형성 시 5.5 cm²V⁻¹s⁻¹, 점멸비 > 10⁶, 인쇄 공정으로 컨택전극형성 시 1.8 cm²V⁻¹s⁻¹, 점멸비 > 10⁴ 달성
￭ MoS₂ 패터닝 및 전사기술
- 전사된 MoS₂와 hexagoanl boron nitride 절연층을 이용하여 전계트랜지스터를 제작 시 전계 전하이동도 > 12.2 cm²/V·s, 점멸비 > 10⁶
￭ 인쇄 공정을 이용한 투명트랜지스터 제작 기술
- 인쇄 공정으로 전도성 투명고분자 PEDOT:PSS 전극 형성 시, 전도도 > 200S/cm 이상 확보. 인쇄 공정으로 절연층 형성 시 < 10 nA @ MV/cm²
- 전 인쇄 공정으로 제작된 MoS₂ 투명트랜지스터를 유연 기판상에 제작 시, strain에 따라 전계 전하이동도를 최대 ~ 0.5 cm²/V·s, 점멸비 ~ 10⁴ 확보
￭ 플렉서블 포토트랜지스터 어레이 제작 및 분석 기술
- 플렉서블 기판 (PEN)의 광투과도 ( < 90%)를 고려 시 투명 포토 트랜지스터의 빛 투과도 > 80% @ 400~ 800 nm 파장대역 달성
- 투명 트랜지스터의 광반응도> 16.8 A/W, 광검출 능 최대 > 8x10¹⁰ jones(cm(Hz)^1/2/W), V_DS = 5 V, E_GS = -0.35MV/cm 에서 감쇠 시간 < 0.1 초
￭ 고 신뢰성 웨어러블 포토센서 시스템 구현
- V_GS = ± 4V, V_GS = 1V 에서 동작하는 투명 포토트랜지스터 제작
- 계면제어를 통한 빠른 민감도 및 감쇠 특성 향상 > 100%

□ 연구개발결과의 중요성
￭ 인쇄 공정을 이용한 투명 이차원 반도체소자 제작
- 본 연구를 통해 인쇄 공정을 이용한 저온 소자 제작 기술을 확보하고, 특히 전도성 고분자 및 절연 고분자 재료를 이용하여 플렉서블, 웨어러블 전자소자를 초저가로 구현하는 기술을 국내·외 최초로 확보함.
￭ 투명 이차원 반도체 소자의 포토특성확보
- 전 가시광 영역에서 투명한 전자소자를 제작하고, 특성을 평가함으로써 MoS₂ 포토특성을 이해하고, 초박막 고 신뢰성 포토센서 구현을 위한 기반을 마련함.
￭ 최적화된 웨어러블 대면적 전자소자 구현
- 본 연구를 통해 최적화된 웨어러블 플랫폼상에 대면적 MoS₂ 반도체 소자를 제작함으로써 생체 부착형 일렉트로닉스 기술의 기반을 마련함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 본 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구 최종 목표 ... 4
• 1.3 연구범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 36