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이황화 몰리브덴, 新 전자소재 ‘각광’
Si보다 반응속도 수천배 빨라
이황화 몰리브덴은 휘수연석이라는 볼리브데나이트에서 채굴할 수 있고 그래핀에 견줄만한 탄성력과 강도, Si보다 빠른 트랜지스터 응답속도를 갖는다.
그래핀을 능가하는 새로운 전자소재가 최근 발견돼 주목을 받고 있다.

폴란드 바르샤바대학(University of Warsaw) 연구진은 이황화 몰리브덴의 전기·기계적 성질을 검증한 새로운 연구결과를 12일 발표했다.

탄소로 이뤄진 단원자 두께인 박막 그래핀이 갖는 기계·전기적 특성은 지금까지 보고된 어떤 소재보다 뛰어나다고 평가받아 이미 미래형 전자소재로 자리를 잡았다.

연구진의 이번 연구결과는 이황화 몰리브덴이 그래핀을 능가하는 가능성을 가지고 있다는 것을 보여준다. 이황화 몰리브덴은 에너지 밴드 갭을 가지고 있어 전기장이 없는 상태에서는 부도체 특성을 지니다가 일정한 전기장이나 외부 효과가 가해지면 전도체로 변하는 특성을 보인다.

이황화 몰리브덴의 전기 스위칭 특성은 기존의 실리콘 트랜지스터의 반응 속도보다 수백 배에서 수천 배 빠르다는 것이 실험으로 입증됐다. 반면에 그래핀은 이러한 에너지 밴드 갭을 가지고 있지 않아 스위치를 만드는 것이 불가능하다.

뿐만 아니라 이황화 몰리브덴은 그래핀처럼 단원자 두께 박막으로 가공할 수 있고 여러가지 기계·전기적 성질을 가지며 자연에서 발견되는 암석에서 채굴할 수 있다.

그래핀은 탄소 여섯개가 육각형으로 배열돼 벌집모양 구조로 높은 탄성력을 가진다. 연구진은 이황화 몰리브덴의 결정 구조가 이론적으로 추론돼왔던 구조와 달라 그래핀에 견줄만한 우수한 탄성력과 기계적 강도를 가짐을 입증했다.

연구진은 이황화 몰리브덴의 스펙트럼 특성을 비롯한 다양한 특성을 분석해 전자들의 박막 내의 이동 특성을 알게 됐다. 이는 향후 이황화 몰리브덴을 전자소재로 활용하는 데에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

이번 연구진을 이끈 Adam Babinski 교수는 “이러한 물질의 결정 구조를 정확하게 이해하는 것은 향후 이러한 물질을 기반으로 전자소자를 설계하는 데 매우 중요한 역할을 할 것”이라고 설명했다.

새롭게 발견된 이황화 몰리브덴의 세부적인 결정 구조에 대한 연구결과는 저널 Applied Physics Letters를 통해 발표됐다.

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김은경 기자 (kek@amenews.kr) [기자의 다른 기사보기]

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