나노기술 및 정책 정보

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반도체의 전기 전도도와 광학적 특성을 제어하는 ​​핵심 매개 변수인 밴드갭을 조절하기 위해 일반적으로 두 개 이상의 재료를 결합하여 원래의 재료로는 얻을 수 없는 특성을 달성하는 합금을 설계함. 그러나 합금을 통해 기존 반도체의 밴드갭을 엔지니어링하는 것은 종종 추측 게임이었음. 과학자들은 합금의 원자가 특정 패턴으로 배열되어 있는지 또는 무작위로 분산되어 있는지 직접 볼 수 있는 기술이 없었기 때문임.

로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory) 연구팀이 광전자, 열전 및 센서와 같은 차세대 전자 제품의 반도체 성능을 개선하는 데 필요한 밴드갭을 조절할 수 있는 새로운 기술을 시연함. 연구원들은 합금 레늄 이황화 니오븀으로 만들어진 2D 전이금속 디칼코게나이드 (TMD) 물질의 단층 및 다층 샘플을 조사했음. 전자현미경 실험은 2D TMD 합금의 격자구조에서 레늄과 니오븀의 금속 원자에 의해 형성된 구불구불한 줄무늬를 보여줌. 연구팀은 통계 분석을 통해 2D TMD 합금의 금속 원자가 다른 금속 원자에 인접해 있는 것을 선호한다는 것을 확인했음. 이는 동일 등급의 다른 TMD 합금의 무작위 구조와 완전히 대조되는 것이었음. 연구팀이 수행한 계산에 따르면 이러한 원자 순서가 재료의 밴드갭을 수정할 수 있음을 보여줌.

본 연구 성과는 ‘Physical Review Letters’ ("Frustration and Atomic Ordering in a Monolayer Semiconductor Alloy") 지에 게재됨