‘2차원 물질’ 이종합성의 난제 풀었다
‘2차원 물질’이종합성의 난제 풀었다- 무결점 이종접합물질, 전자소자의 차세대 핵심물질로 활용 기대 -
연구결과 개요
2. 연구내용
○ 이상적인 2차원 기판 소재로 주목받고 있는 2차원 질화붕소는 절연특성을 지닌 평면 소재로서, 다른 2차원 전자 소재를 이 위에 겹쳐질 경우, 기판과 전자 소재 사이의 상호작용을 최소화하여 전자 소자의 성능을 향상시킬 수 있다. 2차원 질화붕소는 그래핀과 같은 육각형 벌집구조로 구성되어있으나 탄소가 아닌 붕소와 질소로 이루어진 물질로 부도체의물성을 지니며 기존에 물리적 박리(Mechanical exfoliation)방법으로 떼어내어 일부 적은 면적으로 소자 성능이 향상되는 효과를 증명하였으나, 대면적으로 결정성이 높은 소재를 합성하는 것에 어려움이 있었다.
○ 이 연구에서는 화학기상증착방법을 이용하여 액상의 금(Au) 표면에서 대면적, 단결정의 질화붕소 소재를 합성하는 방법을 제시하였다. 나아가 여러 2차원 이종 물질을 직성장하여 그래핀, WS2, MoS2 물질을 단결정이종 적층구조로 합성되었음을 확인하였다.
○ 특히 다결정, 단결정 질화붕소 박막을 산화가 쉽게 발생하는 구리 표면에 전사한 후 공기 중에서 300도의 온도로 1시간동안 열처리를 진행하여 산화 실험을 수행한 결과, 다결정 질화붕소 박막은 일부 구리에서 산화가 발생하였고, 단결정 질화붕소 박막만이 구리의 산화를 효과적으로 방지하는 것을 확인하였다. 또한, PET 필름 기반으로 다결정 질화붕소와 단결정 질화붕소의 수분투과율을 측정했을 시 단결정 질화붕소 박막이 PET 대비 40%정도로 감소시키는 것을 확인하였다.
이상적인 2차원 기판 소재로 주목받는 절연특성을 지닌 평면 소재는 뭘까