»ý»ê¼º·¼º´É Çâ»ó, Á¦Ç°È °¡´É¼º È®ÀÎ…½Ç¸®ÄÜ ¹ÝµµÃ¼ ´ë¾È ±â´ë
ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀÚÀÇ ½Ç¿ëÈ °¡´É¼º ³ô¿©
(¿ÞÂʺÎÅÍ) ¿¬¼¼´ë Á¶Á¤È£ ±³¼ö, ¼º±Õ°ü´ë °ÁÖÈÆ ±³¼ö, ¿¬¼¼´ë ±Ç¿ëÇö ¿¬±¸¿ø, ¼º±Õ°ü´ë ±èÁöÇö ¿¬±¸¿ø |
¹Ì¼¼È °øÁ¤ÀÌ °íµµ·Î ¹ßÀüµÊ¿¡ µû¶ó ½Ç¸®ÄÜ ±â¹ÝÀÇ ±âÁ¸ ¹ÝµµÃ¼ »ê¾÷Àº ÇÑ°è¿¡ ´Ù´Ù¸£°í ÀÖ´Ù. ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼´Â ¿øÀÚ ¼öÁØÀ¸·Î ¾ãÀº µÎ²²¿Í ±×¿¡ µû¸¥ µ¶Æ¯ÇÑ ¹°¼ºÀ» °¡Á® ±âÁ¸ÀÇ ½Ç¸®ÄÜ ±â¹Ý ¹ÝµµÃ¼ÀÇ ÇѰ踦 µ¹ÆÄÇÒ ¼ö ÀÖ´Â Â÷¼¼´ë ¼ÒÀç·Î ¿À·§µ¿¾È ÁÖ¸ñ¹Þ°í ¿¬±¸µÇ¾ú´Ù. ÇÏÁö¸¸ ´ë¸éÀû »ý»êÀÌ ½±Áö ¾Ê°í »ý»ê ½Ã À̷п¡ ºñÇØ ÀúÁ¶ÇÑ ¼º´ÉÀ» º¸¿© Á¦Ç°È¿¡ ¾î·Á¿òÀ» °Þ°í ÀÖ´Ù. µû¶ó¼ »ý»ê¼º°ú ¼º´ÉÀ» ¸ðµÎ °âºñÇÑ ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ÀüÀÚ¼ÒÀÚÀÇ °³¹ßÀÌ ÇÊ¿äÇÏ´Ù. ÀÌ¿¡µû¶ó ´ë¸éÀûÀ¸·Î Á¦ÀÛ °¡´ÉÇÑ °í¼º´É ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ°¡ °³¹ßµÇ¾î °íÁýÀû ÇÑ°è¿¡ Á÷¸éÇÑ ½Ç¸®ÄÜ ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀÚÀÇ ´ë¾ÈÀ¸·Î ÁÖ¸ñ¹Þ¾Ò´Ù.
Á¶Á¤È£ ¿¬¼¼´ëÇб³ ±³¼ö¿Í °ÁÖÈÆ ¼º±Õ°ü´ëÇб³ ±³¼ö °øµ¿¿¬±¸ÆÀ(Á¦1ÀúÀÚ: ¿¬¼¼´ë ±Ç¿ëÇö ¹Ú»ç°úÁ¤, ¼º±Õ°ü´ë ±èÁöÇö ¹Ú»ç°úÁ¤)ÀÌ ÀÌ¿ÂÀÌ ÁÖÀÔµÈ ÇüÅÂÀÇ Àý¿¬ÃþÀ» È°¿ëÇÑ °í¼º´É ´ë¸éÀû ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ °³¹ß¿¡ ¼º°øÇß´Ù°í ¹àÇû´Ù.
µÎ²²°¡ ¿øÀÚ ´ÜÀ§ÀÎ ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀç*´Â °íÁýÀûµµÀÇ Ä¨ »ý»êÀÌ °¡´ÉÇÏÁö¸¸ ÀÌ·Ð ´ëºñ ¼º´ÉÀÌ ³·°í ´ë¸éÀû Á¦ÀÛÀÌ ½±Áö ¾Ê¾Æ Á¦Ç°È¿¡ ¾î·Á¿òÀÌ ÀÖ¾ú´Ù.
* ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀç: ÀÌÂ÷¿ø ¼ÒÀç´Â µÎ²²°¡ ¿øÀÚ ´ÜÀ§·Î ¸Å¿ì ¾ãÀº ¼ÒÀç·Î ¹°ÁúÀÇ ±¸Á¶°¡ µÎ °¡Áö ÁÖ¿ä Â÷¿øÀ¸·Î¸¸ Á¦ÇѵǴ ¼ÒÀçÀÌ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¼ÒÀç´Â Æò¸éÀûÀΠƯ¼ºÀ» °¡Áö¸ç, Ç¥¸éÀûÀÌ ¸Å¿ì Å©°í ÀÌ·Î ÀÎÇØ µ¶Æ¯ÇÑ ¹°¸®Àû ¹× Àü±âÀû Ư¼ºÀ» °®°Ô µÈ´Ù.
½½·Ô ´ÙÀÌ ÄÚÆà ±â¹ýÀ» È°¿ëÇØ MoS2/SEA Æ®·£Áö½ºÅ͸¦ ´ë¸éÀû ¿þÀÌÆÛ¿¡ Á¦ÀÛÇÏ°í ·ÎÁ÷ȸ·Î¿¡ ÀÀ¿ëÇÔ. |
¿¬±¸ÆÀÀº Àü±âÀû Ư¼ºÀÌ ¿ì¼öÇÏ°í ´ë¸éÀû »ý»êÀÌ °¡´ÉÇÑ ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀçÀÎ ÀÌȲȸô¸®ºêµ§(MoS2)¿¡ ÀÌ¿ÂÀÌ ÁÖÀÔµÈ Àý¿¬Ãþ(sodium- embedded alumina, SEA)À» µµÀÔÇÑ °í¼º´É MoS2/SEA ¹ÝµµÃ¼ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ¸¦ °³¹ßÇÏ¿© ¹®Á¦ÇØ°áÀÇ ½Ç¸¶¸®¸¦ ã¾Ò´Ù.
¶ÇÇÑ, °í¼º´É MoS2¸¦ ¿ë¾×°øÁ¤À¸·Î ´ë·® ÇÕ¼ºÇÏ°í À×Å©ÇüÅ·ΠÁ¦ÀÛ ÈÄ, ¹ÝµµÃ¼ »ê¾÷¿¡¼ È°¿ëÇÏ´Â ½½·Ô ´ÙÀÌ ÄÚÆà ±â¹ý*À¸·Î Àý¿¬Ãþ°ú ¹ÝµµÃ¼Ãþ ¸ðµÎ 5ÀÎÄ¡ ´ë¸éÀû ¿þÀÌÆÛ¿¡ ±ÕÀÏÇÏ°Ô ÄÚÆÃÇÏ´Â °øÁ¤µµ °³¹ßÇÏ¿´´Ù.
* ½½·Ô ´ÙÀÌ ÄÚÆÃ: ½½·Ô ´ÙÀÌ ÄÚÆÃÀº ¹ÝµµÃ¼ ¿þÀÌÆÛ Ç¥¸é¿¡ Á¤È®ÇÑ µÎ²²ÀÇ ÄÚÆÃÀ» Çü¼ºÇÏ´Â ±â¼úÀÌ´Ù. Ư¼ö Àåºñ¸¦ »ç¿ëÇÏ¿© ¹ÝµµÃ¼ ¿þÀÌÆÛ¸¦ ¾ÈÁ¤ÀûÀ¸·Î °íÁ¤ÇÑ ÈÄ À̵¿½ÃÅ°¸ç, µ¿½Ã¿¡ ÄÚÆà Àç·á¸¦ ½½·Ô(±¸¸Û)À» ÅëÇØ ¿þÀÌÆÛ Ç¥¸é¿¡ ÄÚÆÃÇÏ´Â ¹æ½ÄÀ» ¸»ÇÑ´Ù.
¿¬±¸ÆÀÀÌ ÀÌ¿ÂÀÌ ÁÖÀÔµÈ Àý¿¬ÃþÀ» È°¿ëÇØ °í¼º´É MoS2 Æ®·£Áö½ºÅÍ ÀüÀÚ¼ÒÀÚÀÇ ±¸µ¿À» È®ÀÎÇÑ °á°ú ÃÖ°í ÀüÇÏÀ̵¿µµ*°¡ 100 cm2 V-1 s-1 ÀÌ»óÀ̾ú´Ù. ÀÌ´Â ±âÁ¸ ¿ë¾×°øÁ¤ ±â¹Ý MoS2 Æ®·£Áö½ºÅ͵éÀÇ ÀüÇÏÀ̵¿µµ°¡ »êȽǸ®ÄÜ ±âÆÇ¿¡¼ ¾à 1~5 cm2 V-1 s-1ÀÓ°ú ºñ±³ÇØ ÃÖ°í 100¹è ÀÌ»ó Çâ»óµÈ °á°úÀÌ´Ù.
¶ÇÇÑ, ³ôÀº ÀüÇÏÀ̵¿µµÀÇ ¿øÀÎÀ» ¹àÈ÷±â À§ÇØ ÀüÇϼö¼Û Çö»ó°ú Àý¿¬ ¼ÒÀçÀÇ ÀÏÇÔ¼ö**¸¦ ºÐ¼®ÇÑ °á°ú, MoS2/SEA ¹ÝµµÃ¼ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ¿¡¼ ÀüÇÏÀÇ ÀÌ»óÀûÀÎ À̵¿À» °üÂûÇÏ¿´´Ù.
* ÀüÇÏÀ̵¿µµ : ÀüÀÚ¿Í Á¤µ¿ÀÌ ¿òÁ÷ÀÌ´Â ºü¸£±â¸¦ ÀǹÌÇÑ´Ù. ÀüÇÏÀ̵¿µµ°¡ ³·À¸¸é Àü±âÀû ½ÅÈ£ Àü´Þµµ ´Ê¾îÁø´Ù.
** ÀÏÇÔ¼ö(work function): Àç·á Ç¥¸é¿¡¼ ÀüÀÚ°¡ ÀÌÅ»Çϱâ À§ÇØ ÇÊ¿äÇÑ ÃÖ¼Ò ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀǹÌÇÑ´Ù.
´õºÒ¾î, ¿¬±¸ÆÀÀº MoS2/SEA ¹ÝµµÃ¼ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ¸¦ È°¿ëÇØ ´Ù¾çÇÑ ·ÎÁ÷ ȸ·Î¸¦ ±¸ÇöÇÏ¿© ½ÇÁ¦ ÀüÀÚ Á¦Ç°¿¡ ÀÀ¿ë °¡´É¼ºÀ» ÀÔÁõÇß´Ù.
Á¶Á¤È£ ±³¼ö´Â “À̹ø¿¡ °³¹ßÇÑ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ´Â ´ë¸éÀû¿¡ ÄÚÆÃÇÑ MoS2 Æ®·£Áö½ºÅÍ Áß ÃÖ°í ¼º´ÉÀ» ´Þ¼ºÇÏ¿© ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀçÀÇ °í¼º´É ¼ÒÀÚÈ ¹× ´ë¸éÀûȸ¦ µ¿½Ã¿¡ ¸¸Á·ÇÏ´Â ¹æ¹ýÀ» Á¦½ÃÇÏ°í, ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀÚÀÇ ½Ç¿ëÈ °¡´É¼ºÀ» ³ô¿´´Ù”¶ó°í ¿¬±¸ÀÇ ÀÇÀǸ¦ ¹àÇû´Ù.
°úÇбâ¼úÁ¤º¸Åë½ÅºÎ¿Í Çѱ¹¿¬±¸Àç´ÜÀÌ ÃßÁøÇÏ´Â Áß°ß¿¬±¸ÀÚÁö¿ø»ç¾÷, ¿ì¼ö½ÅÁøÈļÓÁö¿ø»ç¾÷, ¹Ì·¡¼ÒÀçµð½ºÄ¿¹ö¸®»ç¾÷, ¿ì¼ö¿¬±¸ÀÚ±³·ùÁö¿ø»ç¾÷ µîÀÇ Áö¿øÀ¸·Î ¼öÇàµÈ À̹ø ¿¬±¸¼º°ú´Â ±¹Á¦ÇмúÁö ³×ÀÌó ÀÏ·ºÆ®·Î´Ð½º(Nature Electronics)¿¡ 6¿ù 9ÀÏ °ÔÀçµÇ¾ú´Ù.
³í¹®¸í |
Wafer-scale transistor arrays fabricated using slot-die printing of molybdenum disulfide and sodium-embedded alumina |
Àú³Î¸í |
Nature Electronics |
Å°¿öµå |
ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼, ´ë¸éÀû ¿ë¾× °øÁ¤, °í¼º´É ÀüÀÚ¼ÒÀÚ |
DOI |
https://doi.org/10.1038/s41928-023-00971-7 |
Àú ÀÚ |
±Ç¿ëÇö(°øµ¿ Á¦1ÀúÀÚ/¿¬¼¼´ëÇб³), ±èÁöÇö(°øµ¿ Á¦1ÀúÀÚ/¼º±Õ°ü´ëÇб³), Á¶»õº® ±³¼ö(¼º±Õ°ü´ëÇб³), ³ëµ¿±Ô(¿¬¼¼´ëÇб³), À̵¿ÁØ(¼º±Õ°ü´ëÇб³), ¼Û¿µ¿í(¼¿ï´ëÇб³), °º´¿ì(¼¿ï´ëÇб³), ±èµµÈÆ ±³¼ö(¼¿ï´ëÇб³), ±èÁ¤¹Î ¹Ú»ç(´ë±¸°æºÏ°úÇбâ¼ú¿ø), ±è´ë¿ì ±³¼ö(¿¬¼¼´ëÇб³), °¹®¼º ±³¼ö(¼°´ëÇб³), °ÁÖÈÆ ±³¼ö(±³½ÅÀúÀÚ/¼º±Õ°ü´ëÇб³), Á¶Á¤È£ ±³¼ö(±³½ÅÀúÀÚ/¿¬¼¼´ëÇб³ |
¡à¿¬±¸°³¿ä
1. ¿¬±¸³»¿ë
¡Û º» ¿¬±¸¿¡¼´Â ÀÌ¿ÂÀÌ ÁÖÀÔµÈ ÇüÅÂÀÇ °íÀ¯ÀüÀ² Àý¿¬ ¼ÒÀç (Sodium-embedded Alumina, SEA)¸¦ °³¹ßÇÏ¿´´Ù. ¼¼ºÎÀûÀ¸·Î´Â Na+ ÀÌ¿ÂÀ» ¾Ë·ç¹Ì³ª(Al2O3)¿¡ ÁÖÀÔÇÑ Àý¿¬Ã¼ÀÌ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ °íÀ¯ÀüÀ²ÀÇ Àý¿¬ÃþÀ» È°¿ëÇÏ¸é ¹ÝµµÃ¼Ãþ¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ÀüÇÏ Æ®·¦µéÀ» È¿°úÀûÀ¸·Î ºÎµ¿ÅÂȽÃÄÑ ¼ÒÀÚÀÇ ¼º´ÉÀ» ³ôÀÏ ¼ö ÀÖ´Ù.
¡Û ½½·Ô ´ÙÀÌ ±â¹ýÀ» È°¿ëÇÏ¿© ´ë¸éÀû(5 ÀÎÄ¡ ¿þÀÌÆÛ)¿¡ ¹ÝµµÃ¼(MoS2)¿Í Àý¿¬(SEA) ¼ÒÀ縦 ±ÕÀÏÇÏ°Ô ÄÚÆÃÇÏ´Â °øÁ¤À» °³¹ßÇß´Ù. Á¦ÀÛÇÑ MoS2/SEA Æ®·£Áö½ºÅÍ ÀüÀÚ¼ÒÀÚÀÇ ±¸µ¿ Ư¼ºÀ» ºÐ¼®ÇÏ¿© ÃÖ°í ÀüÇÏÀ̵¿µµ´Â 100 cm2 V-1 s-1 ÀÌ»ó (Æò±Õ: 80 cm2 V-1 s-1)ÀÇ ³ôÀº ÀüÇÏÀ̵¿µµ¸¦ °¡Áö´Â °ÍÀ» È®ÀÎÇß°í ÀÌ´Â ±âÁ¸ÀÇ ¿ë¾× °øÁ¤ ±â¹Ý MoS2 Æ®·£Áö½ºÅ͵鿡 ºñÇØ ¾à 100 ¹è ³ôÀº ¼öÄ¡ÀÌ´Ù.
¡Û ´õºÒ¾î ÀüÇÏ ¼ö¼Û Çö»ó°ú Àý¿¬Ã¼ÀÇ ÀÏÇÔ¼ö ºÐ¼®À» ÅëÇØ ¼ÒÀÚÀÇ ³ôÀº ¼º´É¿¡ ´ëÇÑ ¿øÀÎÀ» ±Ô¸íÇÏ¿´´Ù. ÀüÇÏ ¼ö¼Û Çö»óÀ» ºÐ¼®ÇÑ °á°ú, °³¹ßÇÑ MoS2/SEA Æ®·£Áö½ºÅÍÀÇ ÀüÀÚµéÀÌ band-like transportÀ» ÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î È®ÀεǾúÀ¸¸ç ÀÌ´Â °ÝÀÚ¿¡¼ ÀüÀÚµéÀÌ °¡Áú ¼ö ÀÖ´Â °¡Àå ÀÌ»óÀûÀÎ ¿òÁ÷ÀÓÀ¸·Î ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀº Àý¿¬¼ÒÀçÀÇ ÆòźÇÑ ÀÏÇÔ¼ö ºÐÆ÷¿Í ³ôÀº Á¤Àü ¿ë·®¿¡ ÀÇÇÑ È¿°ú·Î º¸¿©Áø´Ù.
¡Û °³¹ßµÈ MoS2/SEA Æ®·£Áö½ºÅÍ ÀüÀÚ¼ÒÀÚ¸¦ È°¿ëÇÏ¿© ´Ù¾çÇÑ ·ÎÁ÷ ȸ·Î(NOT, NAND, NOR, SRAM)¸¦ ±¸ÇöÇÏ°í ÀÀ¿ë¼ºÀ» ÀÔÁõÇÏ¿´´Ù.
2. ¿¬±¸¼º°ú/±â´ëÈ¿°ú
¡Û ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ¼ÒÀç´Â ¿À·§µ¿¾È ½Ç¸®ÄÜ ¹ÝµµÃ¼¸¦ ´ëüÇÒ Â÷¼¼´ë ¼ÒÀç·Î ÁÖ¸ñ¹Þ¾Æ¿ÔÁö¸¸ ³·Àº »ý»ê¼º°ú ¼º´ÉÀ¸·Î ÀÎÇØ Á¦Ç°ÈµÇÁö ¸øÇß´Ù. À̹ø ¿¬±¸´Â »ý»ê¼º°ú ¼º´ÉÀ» ¸ðµÎ Çâ»ó½ÃŲ ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ±â¹Ý ÀüÀÚ¼ÒÀÚ¸¦ ±¸ÇöÇÏ¿´°í ÀÀ¿ë¼º±îÁö ÀÔÁõÇß´Ù. º» ¿¬±¸´Â ÀÌÂ÷¿ø ¹ÝµµÃ¼ ±â¹Ý ÀüÀÚ¼ÒÀÚÀÇ ´ë¸éÀû ÄÚÆùý ¹× ¼º´É °³¼± ¹æ¾È¿¡ ´ëÇÑ ¹æÇ⼺À» Á¦½ÃÇß°í ´õ ³ª¾Æ°¡ Á¦Ç°È¸¦ ÇâÇÑ ÀÌÁ¤Ç¥¸¦ ¼¼¿ï °ÍÀ¸·Î ±â´ëµÈ´Ù.
Çѱ¹¿¬±¸Àç´Ü È«º¸½Ç Á¦°ø
³ëº§»çÀ̾𽺠science@nobelscience.co.kr
<ÀúÀÛ±ÇÀÚ © ³ëº§»çÀ̾ð½º, ¹«´Ü ÀüÀç ¹× Àç¹èÆ÷ ±ÝÁö>