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흑린 반도체 박막 대량생산 기반 마련
이름 : 관리자 | 작성일 : 2016.04.07 14:00 | 조회수 : 19373
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흑린 반도체 박막 대량생산 기반 마련

- 차세대 흑린 반도체 박막의 효율적인 제조 방법과 구조적 특성 연구 -

기초지원() 이주한, 이현욱, 서순주, 홍익대 박병남 교수
Scientific Reports '에 논문게재

 

 

한국기초과학지원연구원(원장 이광식, 이하 기초지원연) 환경?소재분석본부 나노표면연구팀이 차세대 전자소자 재료로 주목받는 흑린의 고결정성 저차원 박막을 손쉽게 얻는 데 성공했다.

기초지원연 나노표면연구팀 이주한, 이현욱, 서순주 박사 연구팀은 홍익대학교 박병남 교수와의 공동연구를 통해 액상 박리법을 이용하여 세계 최초로 흑린덩어리에서 결정성 높은 원자층 단위의 흑린 박막을 얻는데 성공하였다고 46일 밝혔다.

이번 연구에서 얻어진 저차원 흑린 박막은 삼각형 모양의 단결정들이 겹겹이 쌓인 층구조를 이루고 있으며, 에너지가 안정적인 면으로 박리되는 경향성을 보여, 차세대 2차원 반도체물질로 주목받고 있는 흑린 박막 소자 실용화에 한 걸음 더 다가서게 됐다.

기존에 알려진 그래핀이나 흑린 연구의 경우, 덩어리 상태에서 원자층 단위의 박막을 얻고자 할 때, 테이프로 떼어내는 형식의 물리적 박리 방법을 사용하는 것이 일반적이지만 이는 대량 생산에 적합하지 않다는 단점이 있다.

최근 액체를 이용한 박리법으로 쉽고 간단하게 흑린 박막을 얻은 사례들이 발표되었지만, 기존 방식으로 만들어진 흑린 박막은 제어가 불가능한 불규칙한 형태와 두께 로 제작되어 원자층이 기판 전체에 균일하게 형성되지 않기 때문에 실제 소자에 사용할 수 없었고 대량생산도 불가능했다.

이주한 박사 연구팀은 기존의 액상 박리법과 달리 에탄올과 물을 사용하는 간단한 액상 박리법을 이용하여 결정성이 높고 질 좋은 흑린 박막을 얻는 방법을 제시하였으며, 실제 전자 소자 제작에 바로 응용이 가능하다는 것을 보여 주었다.

 

특히 이론적 계산과 모델링을 통해 삼각형 형태의 박리와 에너지간의 관계를 규명하는 과학적 근거를 제시함으로써, 삼각형 모양의 흑린 단결정 박막의 두께, 크기, 커버리지(coverage) 등 여러 변수의 제어를 통하여 질적으로 우수한 박막을 대량 생산 할 수 있는 기반을 구축하였다.

 

또한 홍익대 박병남 교수팀이 액상 박리법으로 얻어진 흑린 박막으로 트랜지스터를 제작 하여 특성을 조사한 결과, 흑린을 이용한 소자가 아세톤을 선택적으로 감지할 수 있음을 발견하여 향후 유독 가스 감지를 위한 센서나 다른 물질에 대해 센서로 활용 가능할 것으로 보인다.

 

본 연구결과는 사이언티픽 리포츠(Scientific reports) 온라인판에 30일 게재되었다.

 

기초지원() 이주한 박사는 기존 방법과 차별화 된 액상 박리 방법으로 고결정성, 방향성, 층구조 등을 갖춘 양질의 흑린 박막을 세계 최초로 제작하였고, 이 흑린박막이 특정유독가스에 대한 센서로서의 기능을 보여줌으로서 실제 소자 제작이 가능한 실용화 단계로 발전할 연구기반을 마련했으며 현재 이 기술을 통해서 흑린 박막의 다양한 응용소자를 개발하고 있다.”라고 밝혔다.

 

문의처 : 기초지원() 나노표면연구팀
이현욱 선임연구원(042-865-3637)
서순주 연구원(042-865-3652)

 

 

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