초록 ▼

◻ 연구개요
2H 구조의 전이금속 켈코젠화합물인 단일층(monolayer; ML) MX2은 육각 블루잉 영역인 K/K‘에서 시간반전 대칭이지만 거울반전대칭의 붕괴로 서로 상반의 베리(valley) 곡률, 즉 새 양자수인 밸리 지표를 가져 이 자유도를 활용한 소자 연구가 활발하다. 또한 엑시톤과 전자기파의 양자중첩 상태인 폴라리톤의 독특한 생성/이완 과정 탐구 및 이의 응축에 기반을 둔 가 간섭 광원 개발은 중요하다. 2H 구조의 단일층 MX2은 극저온에서만 이런 밸리 특성이 유지되고, 고온(>77 K)에서는 inter-vall

◻ 연구개요
2H 구조의 전이금속 켈코젠화합물인 단일층(monolayer; ML) MX2은 육각 블루잉 영역인 K/K‘에서 시간반전 대칭이지만 거울반전대칭의 붕괴로 서로 상반의 베리(valley) 곡률, 즉 새 양자수인 밸리 지표를 가져 이 자유도를 활용한 소자 연구가 활발하다. 또한 엑시톤과 전자기파의 양자중첩 상태인 폴라리톤의 독특한 생성/이완 과정 탐구 및 이의 응축에 기반을 둔 가 간섭 광원 개발은 중요하다. 2H 구조의 단일층 MX2은 극저온에서만 이런 밸리 특성이 유지되고, 고온(>77 K)에서는 inter-valley scattering 등에 의해 밸리 분극이 소실되어 상온 적용에 한계가 있다. 한편, 2D 하이브리드 금속할라이드 페로브스카이트, 특히 (PEA)2PbI4는 유기층들 사이에 양자적 구속된 무기층이 존재하여 큰 결합에너지(~250 meV)와 긴 수명(~2.5 nS)을 갖는 엑시톤에 의한 우수한 광·전기특성을 가져 폴라리톤 형성에 활용 가능하다. 본 연구의 목표는 고온에서 밸리기반 소자구현에 필요한 견고한 소재/소자플렛폼 확보 및 폴라리톤 응축 기반 가 간섭 광원 개발이다. 이런 목표는 (1) 고온에서 우수한 벨리분극를 갖는 3R 구조의 MX2 단결정 및 2D 하이브리드 금속-할라이드 페로브스카이트 소재 확보, (2) 확보한 소재를 이용하여 고온에서 Valley Hall 등을 통한 valley scattering time/length 확보 연구, 최종적으로 (3) 마이크로공진기와 같은 공진기에 3R 구조의 MX2 단결정 및 2차원 하이브리드 페로브스카트를 삽입하여 원형 편광된 전자기파 (빛)과 특정 벨리 엑시톤과 양자중첩에 의해 형성되는 밸리특화된 폴라리톤의 독특한 특성 및 생성/이완 과정을 탐구하고, 고밀도 영역에서 양자역학적 상전이로 일어나는 벨리 특화된 폴라리톤 레이징을 구현하고자 한다

◻ 연구 목표대비 연구결과
▪ 3R 구조의 homo-bilayer MoS2 성장법 확보 및 이의 우수한 벨리분극 특성 확인
▪ 2D Hybrid Metal-Halide Perovskite 시료 성장법 확보 및 이의 광학적 특성 확인
▪ 우수한 특성을 갖는 TiO2/SiO2 기반의 DBR 확보
▪ 다양한 구조 (microplate, nanorod, nanoribbon)의 MAPbBr3 단결정 시료 확보
▪ Angle Resolved PL/Absorption 측정 시스템 자체 제작/운영
▪ 마이크로 공진기(FP)에 따른 Rabi 분리 특성 평가 완료
▪ in-situ 이종ㅇ 적층 MoS2/WS2 성장법 확보.
▪ 이종 적층 MoS2/WS2에서 음의 밸리 특성 확보 및 이의 메카니즘 이해
▪ 2차원 반도체 기반 FeFET 메모리 소자 특성 확보

◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▪ 3R 구조의 TMD가 이러한 플랫폼 소재로 적합함을 보임. 이로서 2H 구조의 단일층 MX₂
▪ 를 기반으로 답보 상태에 있는 밸리트로닉스 구현의 전환점이 될 것임.
▪ 2차원 하이브리드 금속할라이드 페로브스카이트와 마이크로 공진기의 결합으로 플라리톤에 대한 이해의 폭 확대함.
▪ 다양한 모드를 갖는 구조체를 만들어 폴라리톤 생성하고 이의 특성을 분석을 통하여 플라리톤에 대한 이해의 폭 확대로 실제 응용 소자에 대한 다양한 연구를 촉발함.
▪ TMD 물질계에서 양자역학적 상전이가 가능함을 보이면, 이후로 coherent many-body 효과 및 응축된 boson 시스템에서 나타나는 다양한 물리현상을 원자 단위의 2차원 구조에서 연구할 수 있는 새로운 장을 개척하는데 기여할 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 29