경기도는 이런 내용을 담은 경기도 지역협력연구센터(GRRC, Gyeonggi Regional Research Center)인 성균관대학교 융복합 센서 소재공정 플랫폼 김상우 교수팀(성균관대학교)의 논문 ‘단층 MoS2의 온도에 따른 압전효과(Temperature-dependent piezotronic effect of MoS2 monolayer)’이 에너지 하베스팅 분야 국제 저명 학술지인 ‘Nano Energy 2019년 58호’에 게재됐다고 밝혔다.
김 교수는 이번 논문에서 차세대 전자기기, 광학기기의 재료로서 조명되고 있는 2차원 물질인 MoS2를 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 성장시킨 후에 온도와 변형율에 따른 압전 특성을 확인하였다.
김상우 교수 연구팀은 본 연구에서 단층의 MoS2가 온도에 따라서 굉장히 민감하게 반응하는 것을 확인하였으며, 낮은 온도에서는 기계적 변형에 의해 발생되는 압전 전위가 거의 상쇄되지 않기 때문에 훨씬 향상된 압전 효과를 나타낸다고 보고했다.
단층 MoS2의 온도에 따른 압전 효과에 대한 연구는 기존의 여러가지 압전 물질들의 압전 특성이 온도에 따라 상이하게 나타남을 확인하였음에도 2차원 압전 물질을 이용한 온도에 다른 압전 특성 분석은 연구되지 않았다.
본 논문에서는 차세대 소프트 일렉트로닉스와 초소형 광전기기의 주요 재료 물질로 기대되는 2차원 압전 물질인 MoS2의 단층을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 방법을 통해 성장 시킨 뒤 PET(Polyethylene terephthalate) 기판 위에 전사시켜 플렉서블 디바이스를 제작하였고, 제작된 플렉서블 디바이스를 270 ~ 320K 의 온도범위 하에서 0~0.3%의 변형을 인가하여 온도에 따른 압전 효과를 분석하였다.
해당 연구에서 김상우 교수 연구팀은 MoS2의 변형에 의한 압전 전하가 전극과 MoS2의 계면에서 SBH(Schottky barrier height)를 변조함으로써 전하 이동에 영향을 주며, 전류의 흐름과 SBH는 샘플의 온도에 대해 상이한 경향을 보인다는 것을 확인하였다.
경기도 지역협력연구센터(GRRC) 사업은 경기도가 연구개발 인력이 부족한 중소기업을 지원하기 위해 도내 대학 연구소와 중소기업을 연결, 기술개발 활동을 지원하는 산·학 협력모델이다. 도는 2017년부터 이번 연구를 맡은 성균관대학교 융복합 센서 소재공정 플랫폼 센터 (성균관대학교 지역협력연구센터(GRRC)) 에 도비 10억2천만원을 지원해 연구를 도왔다. 경기도는 지난해 성균관대학교를 비롯한 도내 19개 기관에 46억3천만원의 연구비를 지원하였다.
전자신문인터넷 장윤영 기자 (young@etnews.com)