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싱가포르 국립대학교(National University of Singapore)연구팀이 첨단 광 및 광전자 응용을 위해 2D 반도체의 엑시톤 결합 에너지를 제어할 방법을 개발함. 얇은 2D 반도체의 광학 특성은 전자-정공 쌍 결합 준입자인 엑시톤에 의해 큰 영향을 받음. 연구진은 전기장을 활용하여 2D 재료의 캐리어 농도를 수정하는 정전기 게이팅 방법을 사용하여 기본 그래핀 필름의 전자밀도를 조정하고, 2D 반도체인 ReSe₂(레늄디셀레나이드)에서 엑시톤을 제어하는 방법을 개발함. 해당 연구를 위해 백게이트 그래핀 필름에 ReSe₂ 단층으로 구성된 FET(전계 효과 트랜지스터)를 구성하였으며, 그래핀 필름에서 전자 캐리어 밀도의 증감이 ReSe2에서 상호 작용하는 엑시톤사이의 쿨롱 상호 작용 강도의 증감과 반비례함을 확인하며, ReSe₂ 의 전자 밴드갭 및 엑시톤 결합에너지를 수 백 meV까지 제어할 수 있었음.

해당 연구를 바탕으로 인터페이스 접촉 저항을 잠재적으로 줄이고, 광전자 장치의 광 수확 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ 지에 게재됨