기초과학연구원(IBS) 원자제어저차원전자계연구단 최희철 부단장 겸 그룹리더 연구진은 금촉매를 이용, '2차원 이황화몰리브덴(MoS2)'을 대면적 및 원하는 기하학적 형태로 제작이 가능한 반응법을 세계 최초로 개발했다고 14일 밝혔다.
'2차원 이황화몰리브덴'은 그 자체로 반도체성을 띠기 때문에 도체인 그래핀보다 전자소자에서의 응용성이 뛰어나다.
또 최근 발견된 밸리 편극(valley polarization)은 전자소자를 넘어선 양자 컴퓨터 등에도 그 가치를 발휘할 것으로 기대돼 그래핀을 대체할 차세대 반도체 소재로 주목받고 있는 분야다.
연구진은 기존의 단순 증착과는 달리 금과의 표면합금 형성이라는 새로운 방법을 개발했다.
금표면 위에 몰리브덴이 포함된 화합물을 주입하면 몰리브덴 원자가 분리돼 금과 섞여 이른바 표면합금(surface alloy)이라 불리는 원자 수준으로 얇고 균일한 합금이 형성된다.
연구진은 여기에 황화수소를 차례로 주입해 그 중 몰리브덴만 선택적으로 반응시켜 원자 수준의 얇은 2차원 이황화몰리브덴을 합성하고 분리하는데 성공한 것.
이는 금위에서만 선택적으로 일어나는 반응이어서 금 박막을 원하는 기하학적 형태로 증착하면 이에 맞춰 이황화몰리브덴 또한 그 크기와 형태를 지니고 성장함을 규명한 것이다.
이번 연구성과는 화학 분야의 유명 학술지인 '안게반테 케미(Angewande Chemie)' 1월호 표지 논문으로 게재됐다.
최희철 부단장은 "이번 연구 결과로 표면합금이라는 새로운 방법을 통해 기존의 성장방법이 이루지 못 했던 패턴화 성장을 처음으로 성공시켰다" 며 "이는 기존 실리콘 기반 반도체를 대체할 차세대 원천 소재의 합성방법을 개발했다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
