기초과학연구원, 저주파 파형 이용 '2차원 물질 물성' 확인

기초과학연구원, 저주파 파형 이용 '2차원 물질 물성' 확인
"서로 다른 분야 전문가 긴밀히 공동연구한 결과"



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 이영희 나노구조물리 연구단장 연구팀이 전도성 원자력현미경(Conductive Atomic Force Microscope)에 전류 증폭기를 연결해 2차원 이황화 몰리브덴 원자결함과 관련한 전기적 특성을 확인했다고 21일 밝혔다.
재료나 소자에 흐른 전류가 만든 저주파는 재료 파괴 없이도 내부 결함을 찾는 일종의 나침반 역할을 한다.
일반적으로 10㎑ 이하로, 상대적으로 주파수가 낮다.
연구팀은 전류 증폭기로 전도성 원자력 현미경이 만드는 저주파 파형을 확대했다.
이를 통해 미세전류까지 측정할 수 있도록 고안했다.
같은 시료의 동일한 크기 전류라도 내부에 결함이 있으면 결과가 미세하게 달라진다.
전류가 흐를 때 원자결함 안에 전자 1∼2개가 갇히거나, 기존에 갇힌 전자가 나와 극미세 전류 차를 발생시키기 때문이다.
저주파 파형을 해석하면 전자와 원자결함 간 관계를 분석할 수 있다는 뜻이다.


연구팀은 2차원 이황화 몰리브덴을 시료로 사용했다.
2차원 이황화 몰리브덴은 실리콘을 대체할 차세대 전자소재로 꼽힌다.
전자와 원자결함을 분석한 연구팀은 시료 내부 황 원자결함에 전자 1개가 들어가야 안정한 상태로 존재한다는 것을 밝혔다.
2차원 이황화 몰리브덴이 'n형 반도체성'을 보이는 성향이 규명된 것이라고 연구팀은 설명했다.
반도체 전기 전도현상을 지배하는 주된 운반체가 전자라면 n형, 정공(hole)이면 p형 반도체라고 각각 부른다.
연구팀은 이 방식으로 다양한 저차원 전자소재 전자-결함 관계를 살필 수 있을 것으로 기대하고 있다.
나아가 원인이 밝혀지지 않은 재료 특성을 살피는 연구에도 유용하게 사용될 것으로 전망했다.


이영희 연구단장은 "원자력현미경 전문가, 2차원 이황화 몰리브덴 결함에 대한 재료 연구자, 잡음 연구 전문가가 함께 긴밀히 협력한 성과"라며 "나노미터 크기 영역에서의 2차원 표면 결함을 찾아내는 연구도 이어갈 것"이라고 말했다.
IBS 나노구조물리 연구단 송승현·주민규 연구위원과 마이클 노이만 연구교수가 공동 제1저자로 참여한 연구논문은 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 14일 자에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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