| 초록 |
2004년 그래핀의 첫 실험적 박리 성공 이후, 2D나노물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 black phosphorus (흑린)는 layer 수에 따라 0.3 ~ 2 eV band gap 범위를 가지며 모든 layer에서 direct band gap을 이루고 있고, 실현된 흑린 기반 전자소자는 높은 정공 이동도 (1,000 cm2/Vs) 및 on-off 전류비율 (105이상)을 갖는 것으로 보고 되고 있다. 그러나, 흑린 합성법은 현재까지 두께조절이 불가능하여 bulk로부터 기계적, 화학적 박리법을 통해 소자로 제작 되어 왔으며, 흑린의 우수한 성능에도 불구하고 대기 중 빛과 산소의 노출로 결정성을 잃는 특성 또한 소자로의 응용을 제한하고 있다. 본 연구에서는 pre-patterned 전극 상에 스탬핑을 이용하여 직접적으로 흑린을 전사하고 전계효과 트랜지스터(FET) 제작이 연속적으로 진행 가능한 공정법을 개발하였다. 이로써 기존 유기물을 사용하고 노광 공정에 의존하는 리소그래피 보다 소자의 오염도를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 대폭 단축된 소자 공정 시간이 확보 됨으로써 소재의 환경 노출에 의한 열화현상을 최소화 할 수 있었다. 제작된 FET들은 다양한 두께의 흑린 조각들의 연결로 채널이 형성되었고, layer수가 다른 흑린 조각들은 각각 다른 band gap을 갖게 되어 결과적으로 형성된 소자의 전류-전압 특성 측정결과 비대칭적인 non-ohmic 곡선을 나타내었다. 또한, 정공이동도, on-off 전류비율 그리고 문턱전압에서 기울기 (subthreshold swing)를 측정 한 결과, 각각 130 cm2/Vs, ＞102 그리고 4.6 V/dec의 값이 나타났다. |
