나노기술 및 정책 정보

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서울대학교 이관형 교수 연구팀이 고품질 그래핀 위에 산환 몰리브데늄(MoO₃)을 합성함으로써 높은 전기적 특성 갖는 첨단 소재 개발에 성공함.

기존의 메모리 소자에 응용되는 실리콘과 달리 그래핀은 밴드갭이 없기 때문에 디지털 소자 응용에 제약이 있었고, 전이 금속 산화물의 경우 2차원 형태로 형성할 때, 2차원 형태의 산화물은 정육각형 구조의 그래핀과 달리 원자 수 층의 두께로 성장시키는 것이 거의 불가능했음. 연구팀은 고품질 그래핀 위에서 반데르발스 에피성장법을 이용해 산화 몰리브데늄(MoO₃)을 합성함으로써 이 문제를 해결함. 사방정계 구조의 산화 몰리브데늄이 그래핀 위에서 반데르발스 힘으로 결합되는 방식으로 에피성장될 수 있음을 입증함. 나노스케일에서의 마찰력 특성 분석을 통해 2차원 산화 몰리브데늄은 원자 2~3층(약1.4~2.1 nm)의 두께만 가져도 거의 벌크와 차이 없는 구조적 특성을 보여줌. 산화 몰리브데늄은 그래핀 계열의 2차원 물질과 달리, 단일층 내에서 이중 구조의 MoO₆의 안정된 옥타헤드론 구조를 갖기 때문에 기계적인 특성이 두께에 거의 무관하며, 전기적 특성 역시 원자 수 층 두께에서도 벌크 구조의 특성과 거의 동일해 높은 절연성 및 유전 상수를 수 나노미터 두께에서도 유지할 수 있다는 장점을 가짐.

산화 몰리브데늄은 밴드갭이 크기 때문에 차세대 절연 박막 및 자외선 광학소자로서 높은 가능성을 가질 것으로 기대됨.

※ Nano Letters 게재