초록 ▼

연구개요
극소의 나노 접합을 구현한다는 의미에서는 최근 1 nm 스케일의 MoS₂ FET를 구현하고, 전기적 나노전송의 특성을 연구한 사례는 있으나, 위 개념을 다양한 quantum dot에 적용해 극소의 광학적/화학적/전기적 특성을 다양하게 분석한 사례는 찾아보기 힘들다. 따라서, 본 연구에서는 정렬된 SWNT를 합성하고, 정제를 통해 원하는 형태의 반도체성 혹은 금속성 SWNT를 형성하는 방법기반의 다양한 형태로 구성된 TMDC 나노 접합의 전기적 특성을 분석하고, 이를 기반으로 IoT 스마트 센서의 응

연구개요
극소의 나노 접합을 구현한다는 의미에서는 최근 1 nm 스케일의 MoS₂ FET를 구현하고, 전기적 나노전송의 특성을 연구한 사례는 있으나, 위 개념을 다양한 quantum dot에 적용해 극소의 광학적/화학적/전기적 특성을 다양하게 분석한 사례는 찾아보기 힘들다. 따라서, 본 연구에서는 정렬된 SWNT를 합성하고, 정제를 통해 원하는 형태의 반도체성 혹은 금속성 SWNT를 형성하는 방법기반의 다양한 형태로 구성된 TMDC 나노 접합의 전기적 특성을 분석하고, 이를 기반으로 IoT 스마트 센서의 응용을 위한 요소 기술의 기반 확립이 본 연구의 궁극적인 목적이다.
본 과제에서 크게 3가지의 목표를 갖고 있다. 첫째, 나노 접합에 대한 연구환경 구축으로서 양질의 TMDC 박막 형성을 위해 다양한 단일 조성 및 이종접합 구조 형성의 최적화를 진행한다. 뿐만 아니라, 과제 책임자의 핵심 기술인　SWNT 정렬공정, 전기영동 기법 기반의 정렬과 SWNT를 선택적 정제기술을 기반으로 TMDC와의 나노 접합 공정 기술 최적화를 목표로 한다.
두 번째 목표는 1 nm 수준의 폭을 가지는 SWNT 와 TMDC의 이종접합에서 발생하는 전기적/광학적 특성 고찰 및 물리적인 이해를 높이는 이다. 특히, 단일층 TMDC에서 발생할 수 있는 단광자 방사에 대한 광학적/전기적 분석을 통해 물리적 현상의 이해와 대면적화기술 확보를 위한 방법론을 제시 및 검증하고자 한다.
세 번째 목표는 정렬된 CNT의 나노패터닝을 통해서 nanogap을 형성하고, 이후 전기영동법과 TMDC 분산액을 통해 CNT-TMDC 이종 접합을 형성하고자 한다. 위 성과를 토대로 고감도, 저전력, 고집적화 기반의 센서 어레이 및 TMDC/CNT 기반의 회로와 광센서, 가스센서의 결합을 통해 웨이퍼 스케일의 스마트 센서 응용의 플랫폼 확보를 최종적인 과제목표이다.

연구 목표대비 연구결과
1차년도- TMDC 및 정렬 CNT기반의 이종 접합 구조 형성을 위한 신규 방법론 개발/최적화
1) 2차원 TMDC 소재(MoS₂, SnS₂) 및 Qz 기판위에 SWNT의 정렬형 CNT 형성의 최적화
2) In₂O₃와 SWNT의 이종접합재료의 형성 조건 확립
3) 이를 기반으로 NO₂ 가스센서 반응성 확인. 향후, 연구를 위한 기초토대를 형성
2차년도- TMDC-CNT 이종접합구조 기반 나노스케일의 광학적/전기적 특성 분석
1) 나노스케일 TMDC 기반의 광 반응성에 대한 전기적 특성 분석
2) TMDC 소재(MoS₂)와 CNT를 이용하여, 높은 잡음 면역을 가지는 고효율 광센서 응용을 위한 회로 수준의 광 반응성 인버터 플랫폼 확립
3) TMDC 소재를 이용한 QD-LED 구현 및 동작. 동작 관점에서 ODTS를 이용하여 전기적 특성 제어. 향후, IOT등 광센서 관련 다양한 분야에서의 활용을 위한 방향 제시
3차년도- 웨이퍼 스케일의 확장성 기반의 광/가스 센서 및 회로 집적화 플랫폼 개발
1) TMDC 소재(MoS₂ and MoTe₂)를 이용한 광 반응 인버터 구현
2) 시뮬레이션을 이용하여 광 반응 인버터의 링 오실레이터 수준의 회로 레벨 검증
3) In₂O₃와 SWNT 이종접합 구조를 이용하여 flexible device로 응용 가능한 가스 센서 플랫폼 확립

연구개발결과의 중요성
◯ Hetero-structure를 구현할 수 있는 저차원 재료의 합성기술 (TMDC)과 정제된 CNT 기반의 나노 스케일 접합 기술은 지금까지 쉽게 확인 할 수 없었던 전기적/광학적/화학적 반응성의 한계성을 분석할 수 있는 플랫폼을 제공한다는 의미에서 큰 의미를 가진다.
◯ 뿐만 아니라, 단편적인 예로 single photon emission에 대한 이해와 공학적인 새로운 구현 방법론을 제공할 수 있다는 가능성과 이론적인 정합성 제고는 향 후, 학문적인 성과뿐만 아니라 산업계에도 파급 효과를 가져 올 수 있는 원천기술 확보가 가능하다는 의미에서 큰 중요성을 가진다.
◯ 끝으로, 향후 스마트 센서 기술의 요소 기술의 플랫폼 제공 관점에서 공학적인 중요도가 큰 분야이고, 연구 성과에 대한 중요성은 더욱 강조 될 수 있다고 판단된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• i) 연구 배경 ... 4
• ii) 연구의 필요성 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 32