(창업일보) 소재윤 기자 = 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 차세대 반도체 소자 재료로 주목받고 있는 전이금속 칼코지나이드계(TMDC) 소재를 대면적 합성하는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

TMDC는 2차원 그래핀과 유사한 구조를 갖고 있지만 그래핀에 비해 반도체로서의 성능이 뛰어난 소재다.

하지만 두께가 수 ㎚(나노미터)에 불과한 소재를 박리해 원하는 크기로 유연하게 만들기 어려워 실용화에는 한계가 있었다.

KBSI 정희석 박사팀과 미국 센트럴플로리다대학교 정연웅 교수팀이 각각 TMDC 소자의 구조 및 화학 분석과 TMDC 합성 및 소자특성 분야를 맡아 연구했다.

연구팀은 금(金) 박막을 입힌 기판 위에 이황화몰리브덴(MoS2), 이황화텅스텐(WS2) 등으로 이종구조의 TMDC 박막을 합성한 뒤, 금박막의 접합력을 저하시키는 용매를 활용해 TMDC 박막을 분리하는데 성공했다.

연구팀은 분리된 TMDC 박막을 플라스틱 및 금속 기판에 적용해 반도체 소자로서의 성능을 확인했다.

그래핀보다 반도체 성능이 뛰어나 유연 전자소자나 초경량 태양전지, 웨어러블 디바이스, 초고속 · 대용량 메모리 소자 등 고품질의 2차원 반도체에 활용될 것으로 기대된다.

KBSI 전주센터 정희석 박사는 "100억분의 1m를 분석할 수 있는 KBSI 수차보정 투과전자현미경을 활용해 좋은 연구 성과를 얻을 수 있었다"라며 "대면적 2차원 박막 합성을 통해 유연 전자소자의 상용화를 앞당길 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 결과는 나노분야 학술지인 '나노레터(Nano Letters)' 온라인판에 지난 9월 25일 게재됐다. 논문 제목은 'Centimeter-Scale 2D van der Waals Vertical Heterostructures Integrated on Deformable Substrates Enabled by Gold Sacrificial Layer-Assisted Growth'이다.

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