신소재공학부 학부생, 재료 분야 최고 수준 국제학술지 연이어 게재
 

- 공동 제1저자(4학년 최선연·석사과정 김선우 학생) 논문
- ‘새로운 이차원 반도체 물질 합성 및 트랜지스터 소자제작 기술’개발



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신소재공학부 4학년 최선연·석사과정 김선우 학생(지도교수 김현호)이 공동 제1저자로 참여한 논문이 재료 분야의 국제 저명 학술지에 게재됐다. 

논문 제목은 ‘Understanding Solvent-Induced Delamination and Intense Water Adsorption in Janus Transition Metal Dichalcogenides for Enhanced Device Performance(야누스 전이금속 칼코게나이드 물질기반 소자의 성능 향상을 위한 용매에 의한 박리와 높은 물 흡착의 이해)’로, SCI급 국제학술지인 ‘Advanced Functional Materials(상위 5%, IF 19.924)’온라인판에 11월 12일 자로 게재됐다. 오프라인으로는 오는 12월에서 1월 중 게재될 예정이다. 

최선연 학생은 앞서 8월에도 ‘산화그래핀 기반 물리적 복제방지 보안기술’논문을 동일 학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 제1저자로 게재한 바 있다. 이번 논문은 이를 이은 두 번째 논문으로 학부생이 제1저자로 주도한 연구결과가 국제 저명 SCI급 학술지에 연이어 게재된 것은 주목할 성과다.

김선우 학생과 최선연 학생은 Janus(야누스) 구조를 가진 전이금속 칼코겐화합물(TMDC)인 Janus MoSSe에 대한 연구를 진행했다. TMDC는 이차원 소재 가운데 전이금속 원소 하나를 기준으로 위아래에 칼코겐족 원소 두 개가 위치하여 X-M-X 구조(예: Se-Mo-Se)의 대칭적인 구조를 하고 있지만, Janus TMDC의 경우 서로 다른 칼코겐족 원소 두 개가 비대칭적인 X-M-Y 구조(예: S-Mo-Se)로 되어 있다. 이에 Janus MoSSe는 기존 TMDC 물질의 장점 외에도 압전 효과와 우수한 촉매성 등의 높은 잠재력을 가지고 있어 최근 큰 주목을 받고 있다. 

그러나 높은 잠재력을 가진 Janus MoSSe는 쌍극자 모멘트가 존재하여 극성 용매에 의한 박리와 수분 흡착에는 취약한 특징 때문에 반도체 소자제작 공정에 활용하기에는 어려움이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 Janus MoSSe 하단 및 상단에 절연 재료(h-BN)를 사용하여 반 데르 발스 이종 구조를 기반으로 하는 전계 효과 트랜지스터를 제작하여 향상된 전자 이동도와 우수한 안정성을 나타냈다.

김선우, 최선연 학생은 “처음 이 연구를 시작할 때 Janus MoSSe를 기반으로 한 소자제작에 어려움을 가졌지만 Janus MoSSe 물질이 가진 독특한 특성을 이해하고 관련 문제를 해결하며 많은 것을 배우게 됐다.”며, “앞으로도 다양한 연구를 통해 반도체소자 분야의 연구를 이끌어나가는 세계적인 인재가 되고 싶다.”고 밝혔다. 

지도교수인 김현호 교수는 “Janus TMDC 소재는 이론적으로는 다양한 가능성을 가지고 있지만 이에 대한 실험적인 구현은 아직 초기 단계”라며, “학생들이 Janus TMDC 소재 기반 소자 응용에 대해 보다 깊이 이해하고 활용할 수 있도록 함께 연구 활동을 이어가겠다.”고 밝혔다.

이번 연구는 신소재공학부 저차원 나노소재 및 반도체소자 연구실 주도를 통해 수행됐으며, 교육부 4단계 BK21사업, 과학기술정보통신부 우수신진연구, 미래기술연구실 등의 지원으로 수행됐다.

국립금오공과대학교 KIT People(2023.11.21)

 
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