나노기술 및 정책 정보

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● 스페인 ICN2의 Klaas-Jan Tielrooij 박사 연구팀이 네덜란드 Utrecht University, 벨기에 University of Liège, 이스라엘 Weizmann Institute of Science와의 공동 연구를 통해 전이금속 디칼코게나이드(TMD) 계열의 2차원 물질인 몰리브덴 다이셀레나이드(MoSe2) 초박형 결정체의 열전달 특성을 규명

● 초소형 부품 및 장치에 대한 수요가 증가함에 따라 얇은 두께의 2차원 재료가 주목받고 있으며, 그 중에서 전이금속 디칼코게나이드는 다양한 전자, 광전자 및 광자 분야에 응용될 유망한 재료이지만 소형화와 관련하여 우선적으로 고려해야 할 사항은 열전달 특성으로, 전기음속 디칼코게나이드를 활용하려면 열 흐름에 대한 제어가 필요

● 연구팀은 실험과 이론(시뮬레이션)을 결합한 연구를 통해 전이금속 디칼코게나이드 계열 재료인 MoSe2의 열전도율을 조사하였으며, MoSe2 결정 두께와 주변 환경이 열 흐름에 미치는 영향에 대한 체계적인 연구를 수행

● 연구팀은 제일원리계산을 통해 MoSe2 박막의 두께가 얇아지면 열을 전달하는 포논 모드가 달라지는 것을 발견하였으며 초박형 MoSe2가 주변의 공기로 열을 매우 효율적으로 발산할 수 있음을 제시

● 대표적인 반도체 재료인 실리콘의 경우 두께가 나노미터 수준으로 감소하면 열전달 효율이 급격하게 감소하는 반면에 층상 구조를 갖는 MoSe2의 경우 나노미터 수준의 두께에서도 열전달 효율 감소가 미미하여 초박형 필름에서는 실리콘보다 월등한 전기 및 열 전도성을 나타낼 가능성을 제시

● 연구팀은 해당 연구를 통해 유연소자 및 초소형 전자 부품과 같이 나노미터 크기를 필요로 하는 응용 분야에 대한 전이금속 디칼코게나이드의 전망을 제시

※ 용어설명

- 전이금속 디칼코게나이드(TMD): 황(S), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등의 칼고켄 화합물과 전이금속으로 이뤄진 반도체 물질

※ Advanced Materials 게재(2022.01.04.), “Unraveling Heat Transport and Dissipation in Suspended MoSe2 from Bulk to Monolayer”