초록 ▼

□ 연구개요
본 연구를 통해 저차원 전이금속칼코겐과 나노입자 물질 기반의 하이브리드 이종접합 기반의 소재 합성, 물성분석, 맞춤형태의 분석 기법 및 다양한 소자응용에 적용을 기초목표로 설정함. 뿐만 아니라, 대면적 고품질 이차원 물질 합성 기법을 개발하여, 대면적 저차원 물질 기반의 하이브리드 소자에 적용하여 가능성을 제안 하는 것을 큰 개요로함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도 (2019년) 총 연구 기간 : 2년
- 2차원 P-N 이종접합구조의 전기적 특성 최적화/광전소자 구현
- Ⅲ-Ⅴ족

□ 연구개요
본 연구를 통해 저차원 전이금속칼코겐과 나노입자 물질 기반의 하이브리드 이종접합 기반의 소재 합성, 물성분석, 맞춤형태의 분석 기법 및 다양한 소자응용에 적용을 기초목표로 설정함. 뿐만 아니라, 대면적 고품질 이차원 물질 합성 기법을 개발하여, 대면적 저차원 물질 기반의 하이브리드 소자에 적용하여 가능성을 제안 하는 것을 큰 개요로함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도 (2019년) 총 연구 기간 : 2년
- 2차원 P-N 이종접합구조의 전기적 특성 최적화/광전소자 구현
- Ⅲ-Ⅴ족 반도체 양자점 재료를 기반으로 하는 고성능 하이브리드 광검출기 최적화 및 광전소자 특성 연구 : InP (0D) / BP (2D) 하이브리드 광전 소자.
: High-Performance Hybrid InP QDs/Black Phosphorus Photodetector
- 양극성 특성을 갖는 물질에 대한 새로운 전극 아키텍처 엔지니어링을 이용한 단일 게이트 구조를 이용한 pn 접합 소자 및 논리 인버터 구현
: Lateral WSe2 p–n Junction Device Electrically Controlled by a Single‐Gate Electrode
- MOCVD기법으로 4inch 공정이 가능한 대면적 고품질의 단일층 2차원물질을 성장

2차년도 (2020년)
- 이차원 물질기반의 광전소자의 높은 엑시톤 결합 에너지와 전하 균형의 중요성을 증명하기 위하여 광전류 맵핑 시스템을 통하여 이종접합 광전소자의 광전특성 분석.
: Probing the Importance of Charge Balance and Noise Current in WSe2/WS2/MoS2 van der Waals Heterojunction Phototransistors by Selective Electrostatic Doping
- 이차원 물질 WSe2와 MoS2를 이용한 pn 접합 광검출기를 구현하여, 높은 엑시톤 결합에너지를 극복 가능한 photonic crystal를 형성 이를 통해 광전특성 극대화.
- 대면적 단층 2차원물질 소자의 전기적 특성 분석 및 대면적 2차원-0차원 하이브리드 집적 수광소자/발광소자 개발 및 특성 평가

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
실리콘 기반의 반도체 소자들의 집적화의 한계점이 다가오면서, 실리콘 반도체의 뒤를 이을 새로운 반도체 물질 및 기술을 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 이에 저차원 물질들의 기본 물성과 적용 가능한 다양한 응용 소자 연구가 활발히 진행됨.
본 연구에서는 각각의 저차원 물질들의 우수한 장점을 서로 극대화 할 수 있는 새로운 구조의 하이브리드 구조들을 제안하며, 기본 물성 연구 및 저차원 물질 기반의 하이브리드 이종접합에 적합한 분석 기법을 제안함. 뿐만 아니라, 반도체 산업에 확장시켜 실제 응용분야에 적용하기 위하여, 고품질의 이차원 물질을 성장할 수 있는 성장 기법을 연구와 대면적 하이브리드 이종접합 구조의 소자 연구도 병행하여 적용가능성을 넓힘.
본 연구를 통하여 관련 반도체 산업, 센서 산업 등 다양한 응용 분야에서의 새로운 패러다임으로서 선도적이고 모범적인 사례로 평가 받을 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1. Ⅲ-Ⅴ족 반도체 양자점 재료를 기반으로 하는 고성능 하이브리드 광검출기 최적화 및 광전소자 특성 연구 : InP (0D) / BP (2D) 하이브리드 광전 소자 ... 5
• 2. 양극성 특성을 갖는 물질에 대한 새로운 전극 아키텍처 엔지니어링을 이용한 단일 게이트 구조를 이용한 pn 접합 소자 및 논리 인버터 구현 ... 5
• 3. 이차원 물질 기반 광전 소자의 효율성을 극대화시키기 위하여, 전극 접합시 문제되는 계면 붕괴현상을 완화하기 위하여 절연층삽입한 MIS 전극 구조 개발 ... 6
• 4. 이차원 물질기반의 광전소자의 높은 엑시톤 결합 에너지와 전하 균형의 중요성을 증명하기 위하여 광전류 맵핑 시스템을 통하여 이종접합 광전소자의 광전특성 분석 ... 6
• 5. 이차원 물질 WSe2와 MoS2를 이용한 pn 접합 광검출기를 구현하여, 높은 엑시톤 결합에너지를 극복 가능한 photonic crystal를 형성 이를 통해 광전특성 극대화 ... 7
• 6. 유기 금속 화학 기상 증착법을 이용한 고품질 대면적 단층 2차원 물질 합성 ... 7
• 7. 대면적 단층 2차원물질 소자의 전기적 특성 및 높은 유전물질을 이용한 소자 특성 분석 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) 및 목표 달성 수준 ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 9
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1. 고성능 이종접합 구조를 구현하기 위한 새로운 아키텍처 구현 및 계면 문제 극복 ... 12
• 2. 고성능 하이브리드 광검출기 최적화 및 광전소자 특성 연구 (InP (0D) / BP (2D) 하이브리드 광전 소자) ... 12
• 3. 높은 엑시톤 결합에너지를 극복 하기위한 광전류 맵핑 시스템 photonic crystal 형성 ... 12
• 4. 유기 금속 화학 기상 증착법을 이용한 고품질 대면적 단층 2차원 물질 합성 및 소자 구현 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 1) 연구개발성과의 활용 분야 ... 13
• 2) 추가 연구의 필요성 ... 13
• 3) 타 연구에의 응용 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 26