> 뉴스 > 대학뉴스 > 학술,연구 | 뉴스플러스 | 실시간 교육/대학뉴스
     
성균관대, 2차원 반도체 원자 결함 치유 원리 규명
김정용·김영민 교수, 부산대 이재광 교수 공동연구 결과
2018년 06월 25일 (월) 19:39:48
   
(왼쪽부터) 성균관대 김정용, 김영민 교수

[대학저널 신효송 기자] 성균관대학교(총장 정규상) 에너지과학과 김정용, 김영민 교수와 부산대학교(총장 전호환) 물리학과 이재광 교수 연구팀의 2차원 반도체의 원자 결함 치유 원리 연구결과가 나노과학 분야 최고권위지인 'Nano Letters'(IF 12.712)에 게재됐다.

연구팀은 2차원 발광반도체인 단층 이황화몰리브데늄(MoS2)의 황 원자 공극 (Sulfur vacancy) 결함이 유기분자에서 분리돼 나온 황 원자가 채워지는 원리로 광효율이 급격히 증가하는 과정을 규명했다. 논문 제목은 ‘Atomic Observation of Filling Vacancies in Monolayer Transition Metal Sulfides by Chemically Sourced Sulfur Atoms’이다.

단층 이황화몰리브데늄은 0.6 nm(1 nm=십억 분의 1 m) 두께의 직접대역 반도체 물질이다. 2차원 양자 광소재로 많은 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 특유의 단층 구조로 인해 S(황) 원자가 빠져 있는 공극 결함이 높은 밀도로 존재해 광소자로서의 활용에서 가장 중요한 요소인 발광 양자효율이 1% 이하로 낮아 실제 광소자로의 응용이 크게 제약돼 왔다.

이번 연구에서 공동 연구진은 유기 분자(bis(trifluoromethane) sulfonimide: TFSI)가 녹아 있는 화학용액처리 전·후의 시료에 대해 광분석 실험과 함께 주사식 투과전자현미경를 이용한 원자 수준의 결정 격자 이미징 및 제1원리 계산을 동시에 적용했다.

연구 결과, 연구진은 용액 내 유기 TFSI 분자가 이황화몰리브데늄 공극 주변에서 이산화황(SO2)으로 분리되고 이내 S 원자가 공극에 채워지며 반도체 격자 결함이 말끔하게 치유됨과 동시에 시료의 발광 양자효율이 급격히 증가하는 원리를 밝혀낼 수 있었다.

김정용 교수는 "단층 무기반도체의 원자 결함을 유기분자 안의 해당 원자가 분리돼 메꾸는 신비한 반도체 결함 치유 과정을 처음으로 규명했다"라며 "이로써 완벽한 구조와 발광효율의 단층반도체 구현이 실제 가능함을 보인 것이 의미 있다"라고 말했다.

한편 이번 연구는 기초과학연구원과 연구재단의 창의소재개발프로그램 및 중견연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 


신효송 기자 shs@dhnews.co.kr
ⓒ 대학저널(http://www.dhnews.co.kr/) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     
회사소개 인터넷신문위원회 자율규약 준수 광고 제휴문의 개인정보취급방침 청소년보호정책 이메일 무단수집 거부
(주)대학저널 | [주소] 08511 서울특별시 금천구 디지털로 9길65, 906호(가산동 백상스타타워1차) | TEL 02-733-1750 | FAX 02-754-1700
발행인 · 대표이사 우재철 | 편집인 우재철 | 등록번호 서울아01091 | 등록일자 2010년 1월 8일 | 제호 e대학저널 | 청소년보호책임자 우재철
Copyright 2009 대학저널. All rights reserved. mail to press@dhnews.co.kr