IBS, 저주파 파형으로 2차원 물질 물성 밝혀
IBS, 저주파 파형으로 2차원 물질 물성 밝혀
이황화몰리브덴의 n형 반도체 성질, 원자결함에 갇힌 전자가 원인
  • 이훈학 기자
  • 승인 2017.12.21 18:34
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▲ 2차원 이황화몰리브덴과 전자 흐름 모식도.[사진=IBS 제공]


국내 연구진이 저주파 파형으로 2차원 물질의 전기적 특성을 밝혔다.

기초과학연구원(IBS)은 나노구조물리 연구단 연구진이 전도성원자력현미경(CAFM)에 전류증폭기를 연결해 2차원 이황화몰리브덴(MoS2)의 원자결함과 관련한 전기적 특성을 규명했다고 21일 밝혔다.

같은 시료에 가해진 동일한 크기의 전류라도 내부결함에 의해 결과 값이 미세하게 달라진다. 전류가 흐를 때 원자결함 내에 전자 1~2개가 갇히거나 기존에 갇혀있던 전자가 나와 수 피코암페어(pA = 1조분의 1A) 수준의 극미세 전류차를 발생시키기 때문이다.

결국 저주파 파형을 해석하면 전자와 원자결함간의 관계를 분석할 수 있다.

이에 연구진은 CAFM이 만든 미세 전류의 저주파 파형을 읽어 2차원 이황화몰리브덴이 반도체적 특성을 갖는 이유를 찾아냈다.

실리콘을 대체할 차세대 전자소재로 꼽히는 2차원 이황화몰리브덴을 시료로 사용해 전자와 원자결함을 분석, 시료 내부의 황(S) 원자결함에 전자 1개가 들어가야 안정한 상태로 존재한다는 것을 밝힌 것이다.

이는 향후 다양한 저차원 전자소재의 전자-결함 관계를 이해하는데 유용하게 이용되고, 원인이 밝혀지지 않은 재료의 특성을 이해하는 데 기여할 것으로 보인다.

이영희 연구단장은 “이번 연구 성과를 활용해 나노미터 크기의 영역에서 2차원 표면의 결함을 찾으려고 한다”며 “새로운 노이즈 분광법 장치를 개발하는 후속연구를 진행 중”이라고 말했다.

IBS 나노구조물리 연구단  송승현, 주민규 연구위원과 마이클 노이만 연구교수가 공동 제1저자로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 지난 14일 게재됐다.[충남일보 이훈학 기자]


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