• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.23 no.5
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• pp.12-20
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• 2020

최근 층상구조를 가진 전이금속 칼코겐 화합물이 새로운 고성능 리튬이온전지 음극소재로서 주목받고 있다. 층상구조 물질들의 고성능 전극 소재 활용에 있어 박리를 이용한 정확한 층의 개수 조절은 전기화학 반응성을 증가시키고, 전극 필름 내에서의 균일한 거동을 위해서 매우 중요하다. 볼 밀링 공정은 이차전지 전극 소재 제조에 있어서 주로 물질의 분쇄나 고상 화학반응을 유도하여 합금 형태의 전극 소재 개발에 보편적으로 사용되는 공정이나, 층상구조를 가진 전이금속 칼코겐 화합물에 적용하면 층상구조 물질에 고체윤활작용을 일으켜 박리가 촉진된다. 이러한 성질을 이용하여 다양한 종류의 전이금속 칼코겐 화합물(예: MoS₂, MoSe₂, NbSe₂)에 적절한 카본 매트릭스 물질과 복합화를 통해 새로운 전극 소재를 합성하고, 이를 통해 고성능 리튬이온전지 음극 소재를 제조하는 연구 동향에 대해 보고하고자 한다.

• Information Display
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• v.17 no.3
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• pp.26-31
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• 2016

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.29 no.6
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• pp.43-52
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• 2014

수 원자층 두께의 전이금속 칼코겐화물 이차원 반도체 소재는 스위칭 소자 등에 활용하기에 적합한 밴드갭 에너지를 가지며, 높은 이동도와 우수한 광반응성으로 인해 최근 큰 관심을 끌고 있다. 특히 이차원 소재이므로 dangling bond가 없다는 점, 구조적 안정성, 실리콘에 뒤지지 않는 고이동도, 직접천이 특성 등으로 인해 차세대 전자소자용, 더 나아가 실리콘 반도체 대체 소재로써의 가능성도 점쳐지고 있다. 본고에서는 전이금속 칼코겐화물 이차원 반도체의 소재 특성과 제조방법, 소자 응용면에서의 기술개발 동향, 시장전망 등에 대해 소개하고, 이 소재가 현재 기대하는 만큼 중요하게 활용되고 기술이 발전하기 위해서 반드시 해결해야 할 숙제 등에 대해 논의하고자 한다.

• Ceramist
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• v.20 no.3
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• pp.48-59
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• 2017

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.167.1-167.1
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• 2017

전이금속 디칼코게나이드는 서로 다른 전이 금속원소와 칼코겐 원소의 결합으로 이루어진 층상 구조의 물질이다. 그 중 텅스텐 이황화물($WS_2$)은 전이금속 화합물로써 풍부한 매장량으로 인하여 가격면에서 매우 저렴하며, 높은 온도에서도 잘 견딜 수 있는 열 내구성이 강해 물 분해 반응에서 촉매로 사용될 수 있는 가능성이 제시되었다. 이러한 $WS_2$을 매장량이 적은 고비용의 백금계 촉매를 대체하기 위한 물질로서 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $WO_3$ 콜로이드 용액을 전기 영동 및 황화 처리 이용하여 $WS_2$를 합성하여 수소 발생 반응(Hydrogen Evolution Reaction, HER)촉매로서의 가능성을 확인하였다.

• Journal of The Korean Institute of Defense Technology
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• v.6 no.1
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• pp.1-6
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• 2024

Two-dimensional materials, which have a crystal structure in a two-dimensional plane, are attracting attention as next-generation materials in nanotechnology, from Graphene, first discovered in 2004, to MXene, discovered in 2011. In this study, Among new 2D materials, we introduce the characteristics of Graphene, MXene, hexagonal boron nitride, and transition metal chalcogenide, which are being studied extensively, and introduce technologies that can be used to apply each 2D material to the defense field. We would like to present a method that can be applied to next-generation weapon systems and war-power support systems.

• New Physics: Sae Mulli
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• v.68 no.12
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• pp.1288-1292
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• 2018

Using density functional theory calculations, we study the Schottky barrier (SB) change in a two-dimensional (2D) lateral heterostructure consisting of semiconducting $2H-MoS_2$ and the ferromagnetic metal $2H-VS_2$ by applying a uniaxial tensile strain from 0% to 10%. We find that the SB for holes is much smaller than that for electrons and that SB height decreases monotonically under increasing tensile strain. In particular, we find that a critical strain where the spin-up SB for holes is abruptly reduced to zero exists near a strain of 8%, implying that only the spin-up holes are allowed to flow through the $MoS_2-VS_2$ lateral heterostructure. Our results provide fundamental information and can be utilized to guide the design of 2D lateral heterostructure-based novel rectifying devices by using strain engineering.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.22 no.2
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• pp.57-62
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• 2021

Recently, the atomically thin two-dimensional transition-metal dichalcogenides (TMDs) have received considerable attention for the application to next-generation semiconducting devices, owing to their remarkable properties including high carrier mobility. However, while a technique for growing graphene is well matured enough to achieve a wafer-scale single crystalline monolayer film, the large-area growth of high quality TMD monolayer is still a challenging issue for industrial application. In order to enlarge the size of single crystalline MoS₂ monolayer, here, we systematically investigated the effect of process parameters in molten-salt-assisted chemical vapor deposition method. As a result, with optimized process parameters, we found that single crystalline monolayer MoS₂ can be grown as large as 420 ㎛.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.199.2-199.2
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• 2015

전이금속 칼코겐화합물(TMD)은 2차원 박막 물질로, 그래핀과 함께 차세대 사물인터넷에 적용할 수 있는 전자소자의 소재로 활용될 것으로 기대되고 있다. 특히 TMD는 그래핀과 다르게 1.2 eV 이상의 넓은 밴드갭을 지녀, 기존 실리콘 기반 반도체 소자를 대체할 차세대 물질로 각광받고 있다. TMD는 또한 실리콘 등의 3차원 반도체보다 광전효율이 뛰어나며, 이를 활용한 광전소자의 개발 및 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 TMD는 그 두께가 나노미터 단위로 매우 얇아 광흡수율이 매우 떨어지는 단점이 있다. 우리는 이러한 TMD 기반 광전소자의 광흡수율을 향상시키기 위해 광전효율이 매우 뛰어난 페로브스카이트(Perovskite)를 TMD 채널 위에 덮음으로써, 이종접합 광전소자를 구현하였다. TMD 물질은 이황화 몰리브데넘($MoS_2$)을 선택하였으며, 광흡수층으로 선택한 페로브스카이트는 $MAPbI_3$을 스핀 코팅을 통해 TMD 채널 층에 접합하였다. 우리는 Photoluminescence 및 UV-Vis 측정을 통해 페로브스카이트 및 페로브스카이트/$MoS_2$ 층의 광특성을 측정하여 페로브스카이트에서 생성된 광캐리어가 확산되어 $MoS_2$에 전달되는 것을 확인하였다. 우리는 추가로 4가지 서로 다른 파장대의 레이저(520, 655, 785, 850 nm)를 이용하여 페로브스카이트 광흡수층이 있을 때와 없을 때의 $MoS_2$ 광검출기의 성능 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.213.1-213.1
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• 2015

Field effect transistors (FETs)를 기반으로 한 바이오센서는 빠른 응답속도, 저비용, label-free 등을 이유로 각광받고 있다. 그러나 3D 구조를 기반으로 한 FETs 바이오센서의 낮은 sensitivity의 한계점을 지니며, 이를 극복하기 위해 1D 구조의 나노튜브 등을 활용하였으나 여전히 높은 sensitivity의 확보는 힘들다. 최근에는 이러한 문제점을 극복하기 위해 이차원 반도체 물질 중 하나인 Transition metal dichalcogenide (TMD)를 이용하여, 700 이상의 sensitivity를 지니는 pH센서 및 100 이상의 sensitivity를 지니는 바이오센서가 보고되었다. 하지만 이보다 더 높은 정확성 및 반응성을 높이기 위한 연구는 부족한 실정이다. 우리는 DNA 템플릿을 이용하여, TMD FET 기반 pH 및 바이오센서의 반응성을 극대화시키는 연구를 선보인다. DNA는 7~8정도의 유전상수 (K)를 가지는 물질로 기존 $SiO_2$(K=3.9)보다 높은 유전상수를 가지며 두께를 0.7 nm로 매우 얇게 형성할 수 있는 장점이 있다. 이는 FET 기반 바이오센서의 표면 캐패시턴스를 높여 sensitivity를 극대화할 수 있으며, 기존에 사용된 high-k 기반 바이오센서와 비교하여도 약 10배 이상의 sensitivity 향상을 노릴 수 있다. 또한, TMD 물질로 우리는 $WSe_2$를 선택하였으며, pH 용액의 receptor로써 우리는 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)를 활용하였고, 템플릿으로 사용된 DNA는 DX tile 및 Ring type의 두 가지를 사용하였다. 추가로, DNA의 phosphate backbone을 중성화시키고 DNA의 base pairing의 charge 안정화를 위해 구리 이온($Cu^{2+}$) 및 란타넘족($Tb^{3+}$)을 추가하였다. 완성된 바이오센서의 pH 센싱을 위해 우리는 pH 6,7,8의 표준 용액을 사용하였으며, 재현성 및 반복성의 확인하였다.