초록 ▼

□ 연구개요
▷ 높은 전하이동도와 밴드구조 변조 가능성을 가지고 있는 금속 칼코겐 이차원 소재는 고성능 트랜지스터, 촉매, 광소자 등 다양한 응용 가능하고, 초박막으로 기계적 유연성이 뛰어나 차세대 유연전자소자에 활용 가능성이 큼.
▷ 이차원 반도체 물질은 박리 및 기상합성법을 통해 제작되고 있는데, 고가의 장비 사용과 진공 장비 내부의 크기 제한에 의해 대면적화가 어려움.
▷ 본 연구팀에서는 용액 공정상에서 대면적에 걸쳐 기판 상에 직접 금속 칼코겐 반도체 박막을 성장시키는 원천기술을 확보하고, 이종접합 구조의 제

□ 연구개요
▷ 높은 전하이동도와 밴드구조 변조 가능성을 가지고 있는 금속 칼코겐 이차원 소재는 고성능 트랜지스터, 촉매, 광소자 등 다양한 응용 가능하고, 초박막으로 기계적 유연성이 뛰어나 차세대 유연전자소자에 활용 가능성이 큼.
▷ 이차원 반도체 물질은 박리 및 기상합성법을 통해 제작되고 있는데, 고가의 장비 사용과 진공 장비 내부의 크기 제한에 의해 대면적화가 어려움.
▷ 본 연구팀에서는 용액 공정상에서 대면적에 걸쳐 기판 상에 직접 금속 칼코겐 반도체 박막을 성장시키는 원천기술을 확보하고, 이종접합 구조의 제어를 통해 밴드갭 조절 및 전기적 특성 변환이 가능한 고품질의 패턴화된 금속 칼코겐 초박막을 합성하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
▷ 본 연구에서 진행한 우수하고 독창적인 합성법을 토대로 학문과 기술의 독립성을 확보하였으며, 산업적으로 고품질의 박막을 대면적에 저가로 용이하게 형성할 수 있고, 박막 형성의 원천성 지적 재산권을 확보함으로써 반도체 박막 산업에서의 한국의 선도적 위치를 확보함.
▷ 본 연구팀에서 초기에 세웠던 전략을 통해 성실히 연구를 수행하여 모든 세부 연구 목표 달성률 100%을 달성하였음. 기존에 제안하였던 연구목표 및 내용의 변경 없이 성실히 연구를 수행하여 총 9건의 SCI 논문 발표, 4건의 특허 출원을 함. 9건의 SCI 논문의 경우 Impact factor 총합이 102에 해당하는 영향력 있는 논문을 출판하였음.
■ 1차 년도: 요소기술 광 기반 박막 제조, 열분해를 통한 박막 제조, 강제적 비등방성 성장을 통한 박막 제조, 화학적 변환을 통한 박막 제조에 대한 원리를 이해하고 이를 응용하여 다양한 물질의 박막 합성에 적용시킴. 또한 monolayer, bilayer 부터 수십 nm의 두께까지 정밀하게 조절하는 합성법을 개발함. 합성된 이차원 금속 칼코겐 기반 광반응 소자는 광반응속도 1 ms이하, 최대 87 μs로, 굉장히 빠른 전하이동도를 보임.
■ 2차 년도: 기판의 piranha 처리, O₂ plasma 처리, UV/O₃ 처리를 통해 계면의 조건을 연구하여, 최대 6인치 wafer에 균일한 금속 칼코겐 박막을 성장시킬 수 있음. 이종접합구조 필름을 합성하기 위해 MoS₂, WS₂, MoSe₂, WSe₂, MoTe₂, WTe₂, NbS₂ 등의 다양한 물질을 합성함. 대면적 마이크로패턴 기술과 접목하여 수평/수직 이종접합 구조의 필름을 제조할 수 있음.
■ 3차 년도: Poly(ε-caprolactone)의 모세관현상을 이용한 1 μm 이하의 마이크로 패턴을 대면적에 구현함. 광반응속도가 1 ms 이하인 필름을 이용하여 전극을 수 μm로 패턴화하여 고집적 광트랜지스터를 제작함. 열분해를 통한 박막 제조법을 바코팅을 적용하는데 성공함.

□ 연구개발결과의 중요성
▷ 금속 칼코겐을 연구하는 대부분의 국내외 연구 그룹들은 소재의 합성 측면에서 기상합성법에 기반을 두고 있으나, 대부분 미국, 유럽, 일본 등의 선두 그룹에서 이미 지적재산권을 확보한 기술들로, 학문적인 성과가 산업적인 국부의 창출로 이어지기 어려움.
▷ 본 연구팀에서 전 세계적으로 연구 그룹이 없는 접근방법으로, 고품질의 박막을 대면적에 쉽게 만들 수 있는 원천성 지적재산권을 확보함.
▷ 지금껏 한국 과학계는 선진과학을 따라가는 입장이었으나, 이차원 금속 칼코겐 합성 분야에서 과학기술의 발전을 선도하는 역할을 맡게 됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1. Microwave를 이용한 Group 6 전이금속 칼코겐 (MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, WTe2) 박막합성 ... 6
• 2. Microwave를 이용한 Group 5 전이금속 칼코겐 (NbS2, VSe2) 박막 합성 ... 9
• 3. Microwave를 이용한 반도체성 Si2Te3 박막 합성 ... 10
• 4. Microwave를 이용한 전이금속 칼코겐 박막의 마이크로패턴 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 38