초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 음전하의 에너지를 가지는 입자, 즉 전자 혹은 음이온을 칼코겐화합물 박막에 조사할 때 나타나는 물리적, 화학적인 변화에 대한 고찰을 통하여 칼코겐화합물 박막의 결정성, 화학조성 및 표면조도 등을 목적에 맞게 개질할 수 있는 기술에 대한 것이다. 좀 더 구체적으로는 스퍼터링 공정을 이용한 칼코겐화합물 박막의 증착과 음전하 에너지빔 조사를 이용한 원자 재배열을 통해 플렉서블 기판이 손상 받지 않는 온도에서 이차원 구조의 결정질 칼코겐화합물 박막을 합성하는 기술을 확보하고자 한다. 이러한 스퍼터링 및 음전하

□ 연구개요
본 연구는 음전하의 에너지를 가지는 입자, 즉 전자 혹은 음이온을 칼코겐화합물 박막에 조사할 때 나타나는 물리적, 화학적인 변화에 대한 고찰을 통하여 칼코겐화합물 박막의 결정성, 화학조성 및 표면조도 등을 목적에 맞게 개질할 수 있는 기술에 대한 것이다. 좀 더 구체적으로는 스퍼터링 공정을 이용한 칼코겐화합물 박막의 증착과 음전하 에너지빔 조사를 이용한 원자 재배열을 통해 플렉서블 기판이 손상 받지 않는 온도에서 이차원 구조의 결정질 칼코겐화합물 박막을 합성하는 기술을 확보하고자 한다. 이러한 스퍼터링 및 음전하 에너지빔 조사를 조합한 증착 기술 개발은 기존의 칼코겐화합물에 대한 연구의 소자화 및 응용에 있어 걸림돌이었던 대면적 및 저온 합성에 대한 문제점을 해결하기 위함이다. 칼코겐화합물의 대면적 저온 공정 기술이 성공적으로 개발된다면 저온에서의 플렉서블 기판을 대상으로 하는 증착, shadow mask를 이용한 패터닝, 연속 생산 공정 등이 가능하기 때문에 칼코겐화합물의 응용성이 매우 확대될 수 있다. 이를 위하여 플렉서블 기판과 칼코겐화합물의 밀착력을 해결하기 위한 표면특성 제어에 대한 연구와 칼코겐화합물 증착 조건에 대한 최적화 연구가 진행되었다. 또한 스퍼터링 공정이 가진 장점을 활용하여 MoS₂, WS₂의 칼코겐화합물들의 다층 박막 형성 및 동일 평면접합을 통해 이종 접합 구조를 갖는 하이브리드 박막 제조기술에 대한 연구를 수행하였고, 최종적으로는 금속전극 및 절연체 박막 증착공정과의 호환을 통해 플렉서블 기판상에서 칼코겐화합물 박막을 소자화 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 하이브리드 칼코겐화합물 박막 합성에 있어서 대면적화 및 저온 공정을 위한 스퍼터링 및 음전하 에너지빔 공정기술 개발이다. 1차년도에서는 음전하 에너지빔인 전자빔을 스퍼터링으로 증착된 비정질 칼코겐화합물 박막에 후처리 형태로 조사하는 공정을 통해 2D 결정구조로의 원자 재배열을 유도하였고 다양한 분석을 통해 결정화된 것을 확인 하였으며, 이를 플렉서블 기판상에 제조하는 공정을 개발하였다. 2차년도에서는 단일구조의 칼코겐화합물 뿐만 아니라 하이브리드 칼코겐화합물 박막을 Rigid, 플렉서블 기판상에 Photodetector 소자로 제작하였고, 이를 대상으로 한 공정기술을 개발하였다. 3차년도에는 금속전극과 전도층과의 구조에 따라 전기적인 접촉, 고유전 특성의 절연체(HfO₂)와의 접촉 및 계면 특성을 연구하였고, 고유전 절연체를 활용하여 소자화하는 연구도 진행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
이차원 구조를 갖는 칼코겐화합물 박막은 뛰어난 전기적, 광학적 특성으로 인해 그래핀(graphene)을 대체할 차세대 반도체 물질로 각광받고 있다. 가장 현실적인 문제인 대면적화 및 저온공정 기술을 해결하기 위한 방안을 본 연구에서 제시하였다. 또한 이러한 기술을 토대로 고분자 기반의 플렉서블 기판소재에 적용하는 기술을 구현함으로써, 그 응용범위를 확대할 수 있다. 플렉서블 소자는 헬스케어(healthcare) 외에도 플렉서블 디스플레이, 웨어러블(wearable) 소자, 전자직물(E-textile), 전자타투(E-tattoo), 에너지 저장 및 생성 소자와 같은 차세대 소자나 곡선을 포함한 미학적 디자인의 전자기기에 적용하는 등의 다양한 응용소자의 제조에 있어서 본 연구개발에서 얻어진 결과의 활용이 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• (1) 스퍼터링 공정 및 음전하 에너지빔을 이용한 칼코겐화합물 박막 성장 공정 ... 5
• (2) SiO2/Si wafer 기판상에서의 MoS2 및 WS2 칼코겐화합물 박막 성장 ... 5
• (3) 플렉서블 소자용 polyimide 기판의 표면 개질 및 SiO2 버퍼층 적용 ... 6
• (4) Polyimide 기판의 MoS2 칼코겐화합물 박막의 성장 ... 7
• (5) Polyimide 기판의 WS2 칼코겐화합물 박막의 성장 ... 9
• (6) 금속전극과의 전기적인 접촉 연구 ... 9
• (7) 고유전 특성의 절연체와의 접촉 및 계면 특성 고찰 ... 12
• (8) 밴드갭 엔지니어링을 통한 optoelectronic device 제조 ... 14
• (9) SiO2/Si wafer 및 플렉서블 기판 상에서 하이브리드 칼코겐화합물(MoS2/WS2, WS2/MoS2, MoWS2) 박막의 전기적 특성 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 20
• 4. 참고문헌 ... 22
• 5. 연구성과 ... 23
• 1) 논문게재 성과정보 ... 23
• 2) 지식재산권 성과정보 ... 24
• 3) 학회발표 성과정보 ... 25
• 끝페이지 ... 26