광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 조영달 전기전자컴퓨터공학부 교수팀이 이차원 나노 신소재이자 전이금속 계열 물질의 하나인 이황화몰리브덴(MoS2)의 열 전달 특성을 규명했다고 6일 밝혔다.
발광다이오드(LED) 등 광소자와 전자소자의 수명을 연장하기 위한 이차원 나노 신소재의 발열 현상을 개선하는 데 기여할 것으로 예상된다.
조 교수팀에 따르면 이황화몰리브덴은 그래핀과 비슷한 이차원 나노 구조 및 양자 구조를 지니면서도 반도체 고유의 밴드갭을 갖고 있다. 높은 전자 이동도와 열전 특성으로 전자소자의 수명을 연장하고 열 전달 효율을 높이기 위한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.
이황화몰리브덴 등 이차원 신소재를 전자소자에 활용하기 위해서는 박막구조에서 열전도도 및 열의 전달에 중요한 역할을 하는 음향포논의 속도 등 열 특성 연구가 필수적이지만 열전도도에서 중요한 역할을 하는 음향포논의 속도 측정에 대한 연구는 아직 미비한 상황이다.
연구팀은 초고속 격자 회절 분광법을 이차원 나노 신소재에 도입해 초고속 열의 발생과 전달을 관측했다. 특히 이황화몰리브덴 박막에서 열 격자의 형태가 열의 전달에 따라 소멸하는 시간을 규명해 이론적으로만 계산된 표면 방향 열전도도를 정량화하는데 성공했다.
조 교수는 “열은 주로 원자 진동의 형태로 전달되기 때문에 원자 진동의 특성을 이해함으로써 열의 제거 효율을 향상시킬 수 있다”면서 “이차원 나노 신소재에서의 열의 특성을 이해함으로써 광소자와 전자소자의 수명 단축과 발화 문제를 해결하는데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
