서울시립대, 새로운 전자 전이 현상 발견으로 반도체 혁신 예고

[캠퍼스人+스토리]울산대·버클리 연구진과 공동 연구
코발트 셀레늄화물 단일층 합성 성공
코발트 화합물서 새로운 2차원 전자 전이 현상 발견

(왼쪽부터) 이태규 서울시립대 학생, Nguyen Huu Lam 학생.김정대 울산대학교 교수, 장영준 서울시립대 교수, 최병기 미국 버클리 연구소 박사. /서울시립대

장영준 서울시립대학교 물리학과 교수 연구팀이 코발트 셀레늄화물(Cobalt Selenide, CoSe₂) 단일층을 새롭게 합성하고, 두 가지 전자 상전이 현상을 발견했다고 발표했다.

29일 서울시립대에 따르면 장 교수팀의 연구 결과는 지난 24일 한국 나노기술협의회에서 발간하는 나노분야 최상위급 국제학술지인 Nano Convergence에 'Emergence of two distinct phase transitions in monolayer CoSe2 on graphene'이라는 제목으로 게재되었다. 연구는 김정대 울산대학교 교수, 최병기 미국 버클리 연구소 박사와 함께 진행됐다.

연구팀은 '분자살켜쌓기(MBE) 증착기법'을 사용해 그래핀 위에 코발트 셀레늄화물 단일층 박막 합성에 성공했다. 이 박막을 방사광가속기의 각도분해 광전자 분광법과 울산대의 주사터널현미경을 활용해 전자구조와 원자구조 특성을 분석했다. 이를 통해 전자-포논(고체 물질 내에서 원자들이 진동하면서 발생하는 양자화된 진동 에너지)과 전자 간의 상호작용으로 인해 2차원 구조에서 새로운 전기적 상전이 현상이 발생하는 것을 확인했다.

코발트 화합물은 센서, 배터리, 물 전기 분해 장치 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이번 연구에서 발견된 전기적 특성은 차세대 반도체 소자 개발에 중요한 가능성을 제시한다.

장 교수는 "이번 연구로 개발된 코발트 셀레늄화물 단일층 구조는 두 가지 독특한 전자 상호작용을 연구할 수 있는 중요한 플랫폼이 될 수 있다"며 "2차원 반도체 소자 개발의 기초가 될 수 있을 것"이라고 말했다.