경희대 김선국 교수, 실리콘 대체할 차세대 광전자소자 개발 가능성 열어

네이쳐 커뮤니케이션스 논문게재 이어 어드밴스트 머터리얼스 표지 선정

아주경제 김문기 기자=경희대학교(총장 조인원)는 국제캠퍼스 전자전파공학과 김선국 교수와 국민대 최웅교수 등 공동연구팀이, 2차원 나노판상구조를 갖는 다층 이황화몰리브덴을 매개체로 이용한 초고이동도(>100cm2/Vsec) 박막 트랜지스터를 개발해, 보다 넓은 광영역대에 반응하는 광전자 소자로의 활용 가능성을 규명했다고 30일 밝혔다.

김 교수의 초고이동도 박막 트랜지스터 개발 관련 논문은 지난 8월 세계적 과학학술지인 네이처의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 게재됐으며, 적외선에서부터 자외선까지 반응하는 광전자소자의 연구 성과는 신소재 분야의 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스트 머터리얼스(Advanced Materials)’의 11월호 표지로 선정되었다.

김 교수는 그래핀과 유사한 2차원 판상구조를 갖는 나노물질이나, 금속성에 가까운 그래핀과는 달리 전기적으로 우수하여 ‘차세대 반도체 나노 신소재’로 여겨지는 이황화몰리브덴을 다층화했다. 그 결과 단층의 이황화몰리브덴이 비교적 큰 띠 간격으로 녹색파장에 주로 반응하는 반면, 복층 형성 시에는 작은띠의 간격을 형성하며 적외선부터 자외선(300~900nm)까지 광반응하는 현상을 나타냄을 밝혀냈다.

이와 같이 2차원 나노의 고유성과 고투과성 특성을 활용하게 되면 투명하고 휘어짐이 가능한 광전자소자 개발은 물론, 넓은 광영역대에 반응하는 광터치 센서, 광다이오드, 태양광 전지, 이미지 센서 등 다양한 방식으로 활용 가능할 것으로 보인다.

김 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 2차원 나노 트랜지스터는 기존의 실리콘을 대체하는 고이동도 전자소자이자 넓은 광영역대에서 활용 가능한 광전자소자 이용 계기를 마련했다는데 큰 의의가 있다.“며 ”유리 기판 뿐 아니라 휘어지는 기판에서도 깨지지 않는 연성전자회로에도 유용하게 사용될 것”이라고 말했다.