수 나노미터의 두께를 가진 이황화 몰리브덴은 그래핀과 같이 이차원 나노박막 반도체로 알려져 있으며, 최근 속도는 빠르나 전하의 흐름이 제어되지 않는 그래핀의 결점을 극복할 수 있는 물질로도 알려져 있다.
연세대 물리학과 임성일 교수가 이끈 공동연구진은 절연층을 게이트로 사용하는 방법을 지양하고 전도성 투명산화물인 니켈산화막을 수 나노미터 두께의 이황화몰리브덴 채널위에 적층하여 이동도 1200 cm2/Vs를 갖는 쇼트키 트랜지스터를 성공적으로 제작했다.
공동 연구진은 전도성 니켈산화막을 이황화 몰리브덴 채널 위에 적용할 때 반데르발스 계면이 형성되고, 절연층 게이트형 소자가 갖는 결함과 전계의 문제를 한꺼번에 해결할 수 있음을 발견했다.
이 같은 쇼트키형 소자의 전하이동속도는 실제 존재하는 이황화몰리브덴 반도체의 잠재력을 보여준 것이며, 이 같은 속도는 쇼트키 소자의 광 감지속도 측정에서도 절연층기반소자에 비해 100배 이상 빠름이 증명됐다.
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연구진은 또한 개발된 이차원 극박막 쇼트키 트랜지스터를 녹색 유기발광 다이오드의 점멸 스위칭에도 적용함으로서 픽셀발광에 활용할 수 있다는 점도 확인해 여러 분야에의 실제적인 응용가능성을 보여줬다.
한편, 본 연구는 세계적 나노과학기술 학술지인 'ACS Nano' 7월 20일자에 온라인 게재됐다.