조성 제어를 통한 단결정 물성 제어/극대화 연구: 군산대 초월 기능성 소재 연구실 

Fig. 7. Various single crystalline samples synthesized from Transcendent

Functional Materials Lab. in Kunsan National University.

(군산대 초월 기능성 연구실에서 성장한 다양한 단결정 소재들)

불순물 주입 도핑은 전통적인 실리콘 반도체 전자재료에서부터 최근 디스플레이/에너지 소자의 핵심 부품 소재인 산화물 반도체에까지, 반도체 재료 물성 제어의 핵심적인 기술 중 하나이다. 동일한 모조성의 소재 내에서의 물성 제어 연구는, 추후 고품질의 동종접합(homojunction) 계면을 형성할 수 있는 근본적인 방법론을 제시한다는 측면에서 그 중요성이 매우 높지만, 최근 많이 연구되어 오고 있는 이차원 소재 및 강상관계 산화물 소재군에서의 불순물 주입 도핑 연구는 현재까지도 그 시도가 많지 않으며, 그러한 불순물 주입된 소재의 단결정 성장 및 고유 물성(intrinsic property) 규명도 요구되는 상황이다. 군산대 초월 기능성 소재 연구실은 전통적인 치환 조성 설계가 가능한 소재군 및 조성군을 탐색하고, 이의 합성 및 단결정 성장을 통해 물성 발현 원리를 규명하는 연구를 수행하고 있다[그림 7].

군산대 초월 기능성 연구실에서는 할로겐 원소 치환을 통한 SnSe2 이차원 반도체의 반도체/금속 전도 전이를 세계 최초로 보고한 바 있으며, 이러한 소재의 단결정 성장 및 물성 분석을 통한 순수 재료 물리 연구 성과뿐만 아니라, 여러 재료공학 분야 전문가 그룹과의 공동연구를 통해, 다양한 분야로의 응용 소자화 가능성 역시 탐색/보고해 오고 있다.23)24)25) 최근에는 5각형 대칭성(pentagonal symmetry)의 PdSe2 이차원 반도체의 음이온 치환 도핑을 통한 밴드 변조(band modulation) 가능성 및 층간 결합력 제어 연구를 진행 중이며, 가속기 연구진과의 공동연구를 통한 기초물성 연구성과뿐만 아니라, 차세대 양극성 소자(ambipolar device)로의 응용 연구성과 역시 보고해 오고 있다.26)27)

군산대 초월 기능성 연구실은 이차원 소재군뿐만 아니라, 현재까지 전기반응성(electro-activity)이 부재하였던 강상관계 산화물의 조성 설계/제어를 통한 응용소재/소자화 연구를 기획하여 한국연구재단 기초연구실 사업(BRL) 및 삼성전자 삼성미래기술육성사업의 지원으로 진행하고 있으며, 발굴 소재의 단결정 성장을 통한 다양한 기초/응용 물성 연구를 진행하고자 한다.

출처: 물리학과 첨단기술 (kps.or.kr) 특집기사 「국내 단결정 연구그룹의 최신 연구동향」  https://webzine.kps.or.kr/?p=5_view&idx=16700