초록 ▼

□ 연구개요
본 사업의 최종연구목표는 2차원물질의 이종접합구조를 이용하여 정류기, 전계 스위치, 자계 스위치와 같은 탄도성 소자를 제작하고 그 특성을 연구하여 탄도성 소자의 상용화를 위한 원천 기술을 확보하는 것임. 우선은 주로 이종접합구조의 탄도성 전자 수송 분석 및 전도 채널 선폭과 edge 효과를 파악하고, 효과적인 탄도성 전도 채널을 확보함. 이 탄도성 그래핀 채널을 기반으로 문턱전압이 없는 정류기(rectifier)를 구현하고 정류효과를 측정하였음. 또한 탄도성 전자를 이용한 자계 스위치와 전계 스위치를 개발하기 위해

□ 연구개요
본 사업의 최종연구목표는 2차원물질의 이종접합구조를 이용하여 정류기, 전계 스위치, 자계 스위치와 같은 탄도성 소자를 제작하고 그 특성을 연구하여 탄도성 소자의 상용화를 위한 원천 기술을 확보하는 것임. 우선은 주로 이종접합구조의 탄도성 전자 수송 분석 및 전도 채널 선폭과 edge 효과를 파악하고, 효과적인 탄도성 전도 채널을 확보함. 이 탄도성 그래핀 채널을 기반으로 문턱전압이 없는 정류기(rectifier)를 구현하고 정류효과를 측정하였음. 또한 탄도성 전자를 이용한 자계 스위치와 전계 스위치를 개발하기 위해 전기장과 자기장의 변화에 따른 효과를 측정함.

□ 연구 목표대비 연구결과
이종접합구조의 탄도성 전자 수송 분석 및 전도 채널 선폭과 edge 효과를 파악하고, 효과적인 탄도성 전도 채널을 확보하기 위하여 고품질의 그래핀 소재를 확보하는 것이 첫번째 중요한 절차임. 최근에 개발된 건조 전사 방식을 이용하여 CVD로 성장된 대면적의 그래핀을 화학적 오염없이 전사하여 탄도성 소자를 제작하는데 성공함. 단, CVD 그래핀의 전사 성공률이 매우 낮기 때문에 건조 전사 방식과 별개로, 그래핀 단결정을 기계적 박리로 제작하여 hBN에 샌드위치 구조로 겹치는 방법으로 소자를 제작하고 소자 특성을 측정하였음. 대면적의 hBN을 많이 박리시키고, 잘 찾는 방법을 개발하기 위해서 투명한 유리기판위에 폴리머로 코팅을 하여 박리를 시도하여 투명한 유리 기판위에 있는 hBN이 더 쉽게 구별됨을 실험적으로 확인함. 전자빔 리소그래피 기술을 이용하여 탄도성 채널을 기반으로 문턱전압이 없는 정류기(rectifier)를 구현하는데 성공함. 가장 성공적으로 제작된 시료의 측정 결과 입력 교류 전류 20 uA에서 20mV 수준의 직류전압이 정류되는 것을 확인함. 탄도성 전자를 이용한 자계 스위치와 전계 스위치 소자를 제작하였고 상온 상압에서 측정한 결과 약한 자기장의 따른 변화가 확인되었음.

□ 연구개발결과의 중요성
기존의 그래핀 소자 연구가 주로 트랜지스터로서의 특성을 향상하는데 국한되어 있는데 반하여, 본 과제는 그래핀 소재를 기반으로 탄도성 소자를 제작하고 특성을 파악하는 연구이며, 독창적인 전사 공정 기술개발로 그래핀 연구에 큰 발전을 도모함. 본 연구의 중요한 결과물은 탄도성 소자를 이용한 정류기로서 매우 낮은 문턱전압에서 정류가 이뤄진다는 점임. 이는 낮은 전압의 신호, 예를 들면, 열적 잡음을 이용해도 정류 신호를 얻을 수 있다는 것을 의미하며 이는 곧 열적 잡음을 에너지원으로 하는 발전(에너지 하베스팅)이 가능할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 최종 목표 ... 4
• 나. 가설 및 결과 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 박리법을 이용한 고순도 그래핀 소자 제작 ... 4
• 나. CVD성장법을 이용한 그래핀 소자 제작 ... 5
• 다. 그래핀의 시인성 향상 연구 ... 6
• 라. 이빔리소그래피를 이용한 그래핀 소자 제작 ... 7
• 마. 탄도성 자계 스위치 개발 ... 10
• 바. 탄도성 전계 스위치 연구 ... 11
• 사. 탄도성 정류기의 특성 향상과 안정성 확보 ... 12
• 아. MoSe2/WSe2 Heterostructure의 결정 방향에 따른 소자특성 연구 ... 13
• 자. WSe2 및 MoSe2를 갖는 다층 이종 구조를 갖는 pn 접합 소자의 특성 연구 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 가. 기술적 중요성 ... 17
• 나. 사회적 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 25
• 끝페이지 ... 35