초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목표는 비선형광학적 관점에서 이차원 반데르발스 적층구조의 독특한 밸리-스핀 현상들을 이해하고, 피코초 제 2 고조파 공명방법을 사용하여 상온에서 고효율로 작동하는 밸리동역학의 개념을 구현하는 것이다. 이를 위해 반전대칭이 깨진 이차원 반도체인 전이금속칼코젠화합물를 이용하여 이종 적층구조를 제작하고, 계면에 걸쳐 형성되는 엑시톤의 기본특성을 규명하며, 계면 엑시톤의 밸리동역학을 비선형광학적 방법으로 입력/제어/출력 한다. 이를 위해서 엑시톤동역학, 밸리동역학, 비선형광학의 밀접한 상관관계를 이해하고, 기존

□ 연구개요
본 연구의 목표는 비선형광학적 관점에서 이차원 반데르발스 적층구조의 독특한 밸리-스핀 현상들을 이해하고, 피코초 제 2 고조파 공명방법을 사용하여 상온에서 고효율로 작동하는 밸리동역학의 개념을 구현하는 것이다. 이를 위해 반전대칭이 깨진 이차원 반도체인 전이금속칼코젠화합물를 이용하여 이종 적층구조를 제작하고, 계면에 걸쳐 형성되는 엑시톤의 기본특성을 규명하며, 계면 엑시톤의 밸리동역학을 비선형광학적 방법으로 입력/제어/출력 한다. 이를 위해서 엑시톤동역학, 밸리동역학, 비선형광학의 밀접한 상관관계를 이해하고, 기존의 밸리동역학의 치명적인 문제점들을 극복한 최적화된 밸리동역학 시스템을 구축하려 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
• 고품질의 2차원 반도체 단결정, 단일층 MX₂를 CVD 방법으로 대면적 성장(>100 ㎛²) 및 동일 평면에 p-i-n 이종접합구조 구현 기술 확보
• 3R 구조의 Bilayer MoS₂ 성장 확보 및 이의 우수한 valley 분극 특성 파악
• 단일층 2차원 반도체 물질의 우수한 비선형 광학특성을 활용한 브로드 밴드 비선형 광학 특성을 갖는 인공 물질 연구 및 제안
• 2차원 반도체 (ML MX₂) 및 CNT(Carbon Nanotube) 기반으로 한 수소생성(hydrogen evaluation reaction; HER) 연구 및 단일층 MX₂와 나노기반 물질(예; TiO₂ Nanorod)과의 결합을 HER 효율 및 신뢰성 향상 결과 확보
• 2차원 반도체의 비등방 열전도 특성을 활용한 태양에너지 기반 해수 담수화 연구를 통해 수증기 증발률 1.28 kg/m²h 확보
• 나노기반 물질(예; TiO₂ Nanorod)을 기존 수증기 발생기에 적용하여 비 유기물 기반 State-of-Art, 2.23 kg/m²h 증방률 확보
• 다양한 할라이드 페로브스카이트 물질의 특이한 광특성 기초 연구 진행
• 2차원 반도체에서 일어나는 엑시톤-엑시톤 충돌 현상에 대한 기초 연구 및 억제 방법 확보

□ 연구개발결과의 중요성
• 2차원 반도체에서 일어나는 엑시톤-엑시톤 충돌 현상 억제를 통한 PL quantum yield (양자효율) 증진을 기대할 수 있다.
• 본 연구를 통해 구현된 원자 단위의 2차원 이종접합구조는 다양한 2차원 물질들을 이종접합구조로 구현하여 신개념의 비선형 소재의 제작원리를 제공한다.
• 2차원 반도체를 이용한 다양한 광전자적 응용의 가능성을 보여주는 concept device를 구현하였다.
• 본 연구가 지향하는 비선형 분광학은 최근 논란이 되는 할로겐 perovskite에서 dynamic Rashba 효과 (공간대칭성이 깨질 때 일어나는 spin band split 현상)의 유무를 결정하는데, 유용하게 이용될 것이며 이를 확인하는데 비선형 특성이 우수한 2D perovskite series가 매우 중요한 역할을 담당할 수 있다.
• 2D perovskite 단결정은 박리가 가능하기에 고품질의 얇은 2차원 막을 제공하는 중요한 보고가 되며, 최근에 주목을 받고 있는 다른 2차원 van der Waals 물질(그래핀, h-BN, black phosphorous, TMDs, 위상물질)과 연계하여 다양한 2D heterostructure 및 다기능 2D 복합체의 구현으로 신과학 영역을 개척할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 할라이드 페로브스카이트에서 일어나는 라쉬바 효과의 근원 규명 ... 5
• 2) 3R MoS2-MoS2(1-x)Se2x 이종접합구조에서 제 2 고조파 특성 연구 ... 6
• 3) 다이아몬드 구조의 중적외선 비선형 칼코겐 화합물 개발 및 특성 연구 ... 7
• 4) 2차원 수평 이종접합구조 제작 및 자유도가 높은 밸리동력학 구현 ... 7
• 5) 2차원 할로겐 페로브스카이트 계열의 특이 비선형 현상 연구 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 15