초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 적외선 감지가 가능한 밴드갭(band gap)과 높은 전하이동도를 지니는 2차원 반금속성(semi-metal) 소재를 건식 또는 습식 공정을 통해 고품질로 합성하고, 다양한 도핑/후처리 공정, 적합한 전극물질을 선정하여 고성능 적외선 센서를 제작하는 것을 최종목표로 한다.
- 건식/습식 공정 기반 2차원 반금속성 소재 합성 연구
- 도핑/후처리 공정을 통한 2차원 반금속성 소재 품질 개선 연구
- 2차원 반금속성 소재 기반 고성능 유연 적외선 센서 소자 제작 연구

- 정략

□ 연구개요
본 연구에서는 적외선 감지가 가능한 밴드갭(band gap)과 높은 전하이동도를 지니는 2차원 반금속성(semi-metal) 소재를 건식 또는 습식 공정을 통해 고품질로 합성하고, 다양한 도핑/후처리 공정, 적합한 전극물질을 선정하여 고성능 적외선 센서를 제작하는 것을 최종목표로 한다.
- 건식/습식 공정 기반 2차원 반금속성 소재 합성 연구
- 도핑/후처리 공정을 통한 2차원 반금속성 소재 품질 개선 연구
- 2차원 반금속성 소재 기반 고성능 유연 적외선 센서 소자 제작 연구

- 정략적 연구성과 목표
SCI급 논문 4편(상위 10% 포함), 국내외 특허 1건

□ 연구 목표대비 연구결과
(1차년도 목표) 2차원 반금속성 소재 합성 공정 및 전기적 특성 평가 연구
: 건식/습식공정을 활용해 2차원 반금속성 PtSe₂, tellurene, SnSe_x 소재 합성 기술 확보
: PtSe₂, tellurene 모두 p-type 반도체 특성을 보임.

(2차년도 목표) 2차원 반금속성 소재 합성 최적화 및 도핑/후처리 공정을 통한 품질개선 연구
: 환원제 농도변화를 통해 tellurene flake 최적화 확보 (결함농도: 1.08x10¹¹ cm^-2). 동일한 수열합성공정을 통해 반금속성을 띠는 SnSe_X(X=1,2) 소재 합성 공정 기술 확보
: 원심분리기 공정 제어를 통해 tellurene 형상을 두께가 얇은 나노벨트 형태와 두께가 두꺼운 flake 형태로 분리 성공하였고 FET 소자 제작을 통해 p-type 반도체 특성 구현
: Tellurene 합성 시 Se 도핑을 통해 I_on/I_off 특성 개선 특성 기술 및 Fermi level 변화를 통해 Schottky contact 형성 기술 확보

(3차년도 목표) 2차원 반금속성 소재 기반 유연 적외선 센서 어레이 제작 연구
: 슬롯다이코터를 통해 4인치급으로 tellurene 필름을 대면적화하고 UV 후처리 공정을 통해 암전류 약 2x10^-9 nA, 광반응성 26 A/W, 검출능 8.5x10¹⁰ Jones의 목표치 상향 스펙 센서 개발 완료
: 유연 PI 기판에서 6,000회(곡률반경 10mm) 이상 반복 변형 시에도 광반응성이 유지되는 고신뢰성 유연 적외선 센서 어레이 제작 완료

<정량적 연구성과목표 달성정도>
- SCI급 논문 8편(상위 10%포함, 달성률 200%), 국내 특허 1건 (달성률 100%), 학술발표 2건(달성률 200%)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1. 활용계획
- 2차원 반금속성 센서 소재 관련 원천기술 확보를 통한 차세대 센서(자율주행차, 드론, 로봇 등) 시장 진입 가능
- 기존 Mo/W 계열 2차원 소재를 뛰어넘는 새로운 개념의 소재로써, 관련 분야에서 게임 체인저 역할을 할 것으로 예상되므로 다수의 JCR 상위 10% 이내 연구 논문 게재 가능
- 적외선 센서뿐만 아니라 LED, 태양전지 등 다양한 광소자 분야 응용이 가능함. 특히 현 정부의 주요 추진 핵심 사업인 수소에너지의 근간이 되는 수소발생촉매로도 활용될 수 있음.

2. 기대효과
- 드론, 자율주행차, 로봇 등에 응용될 수 있으므로, 관련 분야 내 기술경쟁력 확보가 가능
- 디스플레이, LED, 태양전지, 헬스케어 센서, 가스 센서 등으로 연구분야 확장 가능
- 센서 핵심소재 국산화를 통한 소부장 산업 활성화 및 글로벌 시장 주도
- 학제 간 융복합 연구를 통해 새로운 학문 분야 개척 가능
- 4차산업혁명 핵심 분야인 스마트 센서 시장에서 글로벌 경쟁력 확보 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 본 연구의 필요성 ... 4
• 2) 연구개발과제의 최종목표 ... 5
• 3) 연구개발과제의 연차별 목표 ... 5
• 4) 연구개발과제의 연차별 정량적 연구성과 목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도 연구개발 목표 및 수행 내용 ... 6
• 2) 2차년도 연구개발 목표 및 수행 내용 ... 8
• 3) 3차년도 연구개발 목표 및 수행 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 1) 연구개발성과의 활용방안 ... 13
• 2) 기대효과 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 32