한미 공동연구팀, TMDC 소재 이용해 성능 높여
(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국기초과학지원연구원 전주센터 정희석 박사 연구팀과 미국 센트럴플로리다대 나노과학기술센터 정연웅 교수팀은 2차원 반도체를 대면적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
웨어러블 기기에 쓰이는 전자소자의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 차세대 반도체 소자로 주목받는 전이금속 칼고지나이드계 화합물(TMDC)을 센티미터 단위로 합성하는데 성공해 휘어지는 전자소자에 적용하는 데 성공했다.
TMDC는 주기율표 4∼6족에 해당하는 Mo(몰리브덴), W(텅스텐) 등 계열과 주기율표 6족 칼코겐 원소(황, 셀레늄 등)로 이뤄져 있는 화합물이다.
그래핀과 같은 2차원 구조의 물질로 돼 있어 전기·화학적 특성이 우수하며, 전자의 에너지 차이인 밴드갭이 없어 반도체로 활용하기 어려운 그래핀과 달리 다양한 반도체 소자로 활용할 수 있다.
실용화를 위해 대면적으로 박막을 생산하기 위한 연구가 진행되고 있지만, 원자 몇 개 층에 해당하는 수 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 두께의 소재를 떼어내는 것이 쉽지 않았다.
연구팀은 금 박막을 입힌 기판 위에 이황화몰리브덴과 이황화텅스텐으로 된 TMDC 박막을 합성한 뒤 용매를 이용해 금 박막을 떼어냈다.
분리된 TMDC 박막은 플라스틱과 금속 기판 위에서 반도체 소자로서 우수한 성능을 나타냈다고 연구팀은 설명했다.
기초지원연 정희석 박사팀은 수차보정 투과전자현미경을 이용해 TMDC 소자의 구조를 화학적으로 분석했으며, 센트럴플로리다대 정연웅 교수팀은 TMDC 합성과 소자특성 연구를 맡았다.
정연웅 교수는 "이황화몰리브덴과 이황화텅스텐 화합물뿐 아니라 다양한 하이브리드 화합물에 적용할 수 있다"며 "유연 전자소자, 초경량 태양전지, 웨어러블 디바이스 등에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노레터'(Nano Letters) 지난달 25일 자 온라인판에 실렸다.
jyoung@yna.co.kr
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