초록 ▼

연구개요
- 대면적 단결정 질화붕소(hBN) 기판을 기반으로 ‘대면적 무결함 3차원 초격자 구조’ 성장 메커니즘 규명을 목표로 하였으며, 본 연구에서 대면적 단결정 hBN 기반 다양한 3차원 초격자 구조를 구현하기 위해, 1) 질화붕소 기판과 그래핀(Gr)/질화붕소 기판 위에 epitaxial 방법으로 반도체 소재를 단결정으로 합성하여, 2) ‘대면적 무결함 3차원 초격자 구조’의 성장 메커니즘 규명하고자함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 크게 1) 단결정 hBN 기반 TMDs 적층 혼성구조 성장, 2

연구개요
- 대면적 단결정 질화붕소(hBN) 기판을 기반으로 ‘대면적 무결함 3차원 초격자 구조’ 성장 메커니즘 규명을 목표로 하였으며, 본 연구에서 대면적 단결정 hBN 기반 다양한 3차원 초격자 구조를 구현하기 위해, 1) 질화붕소 기판과 그래핀(Gr)/질화붕소 기판 위에 epitaxial 방법으로 반도체 소재를 단결정으로 합성하여, 2) ‘대면적 무결함 3차원 초격자 구조’의 성장 메커니즘 규명하고자함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 크게 1) 단결정 hBN 기반 TMDs 적층 혼성구조 성장, 2) 단결정 Gr/hBN 기반 TMDs 적층 혼성구조 성장 연구들을 계획하였음.
1) 단결정 hBN 기반 TMDs 적층 혼성구조 성장 연구
- 본 연구에서 주제와 관련되어 문제였던 hBN 층의 etching 되는 문제에 대한 분석을 집중적으로 분석하였으며, 단층에 비해 다중층 hBN이 기판으로서 안정하다는 결론을 내렸음. 따라서, 균일한 다중층 hBN 박막 합성을 위한 연구를 진행하였고 (2D Mater.에 게재 및 특허 출원), 이를 활용하여, TMDs를 직성장하기 위한 연구들을 활발하게 수행하였고, 진행중에 있음. 동시에 본 연구진은 새롭게 개발한 atomic sawtooth 기판 표면 위 단결정 TMDs 박막 성장을 성공하여, 이 결과를 Adv. Mat. 저널에 게재하였음. 고로, 연구 목표 대비 100% 달성함.
2) 단결정 Gr/hBN 기반 TMDs 적층 혼성구조 성장 연구
- 본 주제와 관련하여 1) 주제와 같이 etching 되는 문제가 주요 문제였음. 이를 해결하기 위해 본 연구진은 저온에서 성장 가능한 plasma system을 도입하여, 연구를 활발히 진행하였음. Gr/hBN 기판 기반으로 TMDs/Gr/hBN 적층 혼성구조 성장연구를 진행하여 이의 가능성을 보여주었으며, 현재도 이 연구를 진행중에 있음.
- 뿐만 아니라, 본 연구진은 Gr/hBN 구조 외에도 TMDs/TMDs 적층 혼성구조 성장을 동시에 진행하였으며, 기존에 전구체의 낮은 wettability와 etching되는 문제들을 조건의 최적화를 통해 해결해왔으며, epitaxial TMDs/TMDs 구조 성장도 결정구조 분석들을 통해 증명하였음. 이를 대면적화하 및 다양한 소재들을 성장하기 위해 연구 진행중에 있음. 따라서, 연구 목표 대비 90% 이루었다고 생각함.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
1) 학문적, 기술적 측면
- 3D 초격자구조의 성장 메커니즘 규명 및 물리적인 특성 분석은 학계에 중요한 기여를 할 수 있으며, 2D 소재 기반의 3D 초격자구조는 아직까지 알려지지 않은 물리적, 화학적 특성들을 통해, 관련 새로운 학문 분야를 개척하고 여러 응용 분야에 활용 가능할 것으로 기대됨.
2) 경제적, 산업적 측면
- 3D 초격자구조는 전기소자, 광소자, 광전자소자의 핵심재료로 사용되어 반도체 산업에서 한계인 결함으로 인한 소자 특성 저하 현상을 극복할 것으로 기대. 기존 산업분야에 적용뿐만 아니라, 다양한 신생 분야에 유용한 원천소재 기술을 확보할 수 있음. 본 연구를 통해 얻은 원천 기술은 친환경 기술과 투명유연전자소자와 같은 차세대 산업의 중심에서 국가 산업 발전을 주도할 것으로 기대.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 목적 ... 4
• 2) 연구개발의 필요성 ... 4
• 3) 연구자가 수행하고자 했던 가설 및 최종목표 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 34