나노기술 및 정책 정보

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● 로런스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory) 연구팀은 2차원 반도체 소재 내에서 텅스텐 디셀레나이드(WSe2) 층과 이황화텅스텐(WS2) 층 사이에서 에너지가 전달될 때 전자가 층간 가교 역할을 하며 신속한 열전달을 가능하게 한다는 사실을 발견

● 연구팀은 WSe2 단분자층과 WS2 단분자층이 스택 구조를 이루고 있는 장치를 제작하고 두 층을 아래 위로 적층한 후 전자가 표본을 통과해 이동할 수 있게 했으며, 이후 초고속전자회절법(UED)을 통해 WSe2 층 내 전자만 광여기시키면서 두 층의 온도를 측정한 결과, WSe2 층이 가열되면서 WS2 층도 함께 가열되는 현상을 확인

● 반면, WSe2 층 내 전자를 여기하지 않고 별도의 금속 접촉층으로 구조를 가열시켰을 경우에는 층간 계면의 열전달률이 매우 떨어지는 현상을 발견함에 따라, 전자가 층간 열전달을 유도하는 것으로 추정

● 2차원 WSe2/WS2 층의 전자적 구조와 층 내 격자진동 거동을 해석한 결과, 격자진동에 의해 한쪽 층의 전자가 산란될 때 전자가 두 층 모두에 걸치는 ‘글루 상태’(glue state) 산란을 통해 가교를 형성한다는 사실을 발견했으며, 본 연구 결과는 반도체 열관리 개선에 응용 가능할 것으로 기대

Nature Nanotechnology (2022.12.21.), Bidirectional phonon emission in two-dimensional heterostructures triggered by ultrafast charge transfer