▲ 이황화몰리브덴을 이용한 전자소자의 제작 과정(a)과 실험에 사용된 세라믹 마스크와 실제 소자(b).

국내 연구진이 반도체 특성을 갖는 이황화몰리브덴을 이용한 초박막 전자소자를 만들어내 향후 초소형 전자소자 개발의 기반을 마련했다.

미래창조과학부는 서울대 물리천문학부 이탁희 교수가 주도하고, 서울대 물리천문학부 박완서 박사과정 연구원, 포항가속기연구소 백재윤 박사, 포항공대 신현준 교수 등이 참여해 이황화몰리브덴 성장 및 제작(직접적 패터닝) 기술을 확보하는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구는 나노분야 국제학술지인 ACS Nano 4월14일자 온라인판에 게재됐다.

이황화몰리브덴은 몰리브데늄과 황이 결합된 물질로 그래핀처럼 아주 얇은 층 구조여서 박막형태로 얻기 쉽고 그래피네 없는 반도체 특성을 가지고 있어 초박막 반도체 물질로 많은 연구가 이뤄지고 있다.

그러나 이황화몰리브덴은 화학기상증착법(CVD)으로 이황화몰리브덴을 얻어내고 있지만선택적으로 원하는 곳에만 이황화몰리브덴을 분포시키는 제작 기술은 아직 미미한 실정이었다.

이번에 연구팀은 박막 두께가 0.65 나노미터인 이황화몰리브덴을 화학기상증착법으로 기판 위에 수 센티미터 크기의 면적으로 넓게 성장시키고, 원하는 모양대로 구멍을 뚫어 해당물질을 분포할 수 있는 세라믹 마스크를 이용한 패터닝에 성공했다.

이를 통해 평면에 넓게 성장된 물질을 깎아내는 후처리 과정이 필요없어져 높은 순도의 이황화몰리브덴을 얻을 수 있고 고유한 반도체 특성을 유지할 수 있게 됐다.

이 교수는 “이황화몰리브덴을 대면적이면서 균일한 단일 원자층으로 성장하고 손쉽게 한번에 다량으로 전자소자를 제작할 수 있게 됐다”며 “향후 매우 얇은 반도체 소재의 활용을 위한 가능성을 높였다”고 밝혔다.