최웅 신소재공학부 교수와 경희대 김선국 교수는 8월 21일 영국의 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 ‘다층 이황화몰리브덴 결정을 이용한 고이동도 저전력 박막트랜지스터(High-mobility and low-power thin-film transistors based on multilayer MoS2 crystals)’라는 제목의 논문을 게재하였다.

논문의 결과는 이황화몰리브덴 트랜지스터가 향후 초고화질, 저소비전력 대형디스플레이/터치 스크린 패널/태양전지 장치 등에 응용될 수 있는 가능성을 제시하였다. 상용화가 된다면 현재의 LED TV 보다 소비전력이 적으면서도 더 얇고, 더 선명한 디스플레이 장치 제작이 가능해진다.

현재 전세계적으로 2차원 결정구조를 갖는 물질연구가 활발한데, 특히 2004년 발견되어 2010년 그 발견자가 노벨상을 받은 ‘그래핀’이 대표적인 물질이다. 하지만 이 그래핀은 반금속(半金屬)인 관계로 전자제품의 핵심인 트랜지스터로 작동하는데 한계가 있었다.

이번 논문의 주요 소재인 이황화몰리브덴은 앞서의 그래핀과 유사한 2차원 결정구조를 갖는 반도체 물질이면서도 기존 그래핀과 달리 트랜지스터로서의 특성이 우수하여 차세대 그래핀으로 각광받고 있으나, 현재 주로 연구되는 구조인 ‘단일층’ 이황화몰리브덴 트랜지스터는 제작공정이 복잡하여 상용화에 어려움이 많다.

하지만, 김교수와 최교수는 이번 논문을 통해 ‘다층’ 이황화몰리브덴 트랜지스터 개발에 성공하였다. 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터는 기존 단일층 구조보다 트랜지스터로서의 성능응 동등하나 공정이 단순해져 상용화가 쉬워진다.

이와 더불어 본 논문에서는 기존의 이황화몰리브덴 트랜지스터의 작동을 최초로 이론적인 설명을 함으로서 향후 관련 분야의 연구에 큰 탄력이 될 전망이다.

본 논문에는 국민대, 경희대, 성균관대, 삼성전자 종합기술원, 미국 노틀담대의 연구진들이 참여하였다. 연구기간은 2011년 3월부터 2012년 5월까지 15개월이다.

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