성균관대학교 김태성 교수 공동연구팀, 플라즈마 이용한 '대면적 박막형 이황화몰리브데넘-그래핀 이종구조' 제작

성균관대학교(총장 정규상)는 4일 공과대학 기계공학부의 김태성(사진) 교수 연구팀이 ‘대면적의 이황화몰리브데넘-그래핀(MoS2-Graphene) 이종접합구조의 저온 합성 원천 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

김태성 교수 연구팀은 이번 기술을 아주대학교 이재현 교수연구팀과 공동연구를 통해 개발했다. 해당 연구는 꿈의 신소재로 불리는 그래핀과 차세대 반도체 소재로 관심을 모으고 있는 이황화몰리브데늄으로 이루어진 2차원 이종접합 소재의 대면적 합성 기술을 개발, 2차원 소재의 상용화에 새로운 전기를 마련한 데 의의가 있다.

성균관대 연구팀은 지난 2015년도에 이황화몰리브데넘을 플라스틱 기판 위에 대면적으로 합성해 학계 및 산업계에서 큰 주목을 받은 바 있다. 해당 기술을 이번 2차원 이종접합구조 합성 연구에 적용했다.

2차원 이종구조(2D heterostructure)는 서로 다른 물리적 성질을 가진 원자층 두께의 2차원 물질들을 반데르발스 인력으로 결합시킨 층상 구조로 기존 소재의 장점을 극대화 할 수 있다. 또 새로운 물리적ㆍ화학적 특성을 유도할 수 있어 현재 전자소자의 한계를 극복하는데 중추적인 역할을 할 수 있는 신소재로 관심받고 있다.

그러나 대부분의 이황화몰리브데넘-그래핀 이종접합 구조의 구현 방법이 물리적 박리 또는 고온의 합성공법에 국한돼 있는 등 소재의 상용화에 많은 걸림돌이 존재했다.

이에 연구팀은 그래핀 위에 증착된 몰르브데넘에 플라즈마 기술을 이용, 300도의 낮은 온도에서 황화처리해 4인치 대면적 기판 위에 높은 균일도를 가진 이황화몰리브데넘-그래핀 이종접합 구조를 제작했다. 저온 공정을 통해 원하는 기판 위에 직성장이 가능하기 때문에 대량생산도 가능하다는 장점도 갖고 있다.

한편 이번 연구결과 논문은 지난 11월15일 국제학술지인 ‘Applied Surface Science’(IF: 4.44, JCR 상위 5%이내, Materials science, coating&films 분야 1위 저널)에 게재됐다.

채태병기자