2차원 반도체 나노주름 제어·관찰 동시에 하는 현미경 개발

능동형 탐침 증강 광 발광 현미경의 특징을 묘사한 그림
[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

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    (울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 물리학과 박경덕 교수 연구팀이 독자적으로 개발한 나노 현미경을 이용해 2차원 반도체 나노주름의 제어와 관찰에 성공했다고 22일 밝혔다.

    이 기술로 2차원 반도체의 결함으로 여겨지던 나노주름이 발광 소자 제작에 유리한 특성이 있다는 점이 실험적으로 입증돼 종이처럼 얇고 굽혀지는 디스플레이 등 차세대 전자 소자 개발에 기여할 전망이다.

    연구팀에 따르면 2차원 반도체 물질은 두께가 원자 수준으로 얇아 제조 과정에서 수십 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 수준의 주름이 불가피하게 생기는데, 이 주름은 반도체 물질의 기계적·전기적·광학적 균일성을 해치는 요소로 꼽힌다.

    주름의 크기가 작아 기존 분광 기술로는 정확한 특성 분석이 불가능하고, 특성을 부분적으로 정밀하게 제어할 수 있는 기술이 없어 2차원 반도체 상용화가 더딘 상황이다.

    연구팀은 '능동형 탐침 증강 광 발광 나노 현미경' 기술을 독자 개발해 이 문제를 해결했다.

 이 나노 현미경은 나노주름의 구조적·광학적 특성 등을 15㎚ 수준으로 쪼개 정밀 분석할 수 있고, 그 특성을 자유롭게 조절할 수 있다.

    나노 현미경은 금 탐침으로 주름을 미세하게 눌러가며 관찰하는 방식으로 작동된다.

    탐침은 나노주름에서 나오는 약한 발광 신호를 증폭시킬 뿐만 아니라 주름 모양을 정밀하게 바꿀 수 있는데, 주름 모양이 바뀌면 연관된 각종 물리적 특성이 변하게 된다.

    연구팀은 이 기술로 '빛 입자'로 불리는 엑시톤이 이셀레늄화텅스텐의 나노주름으로 모여드는 '엑시톤 깔때기' 현상을 규명했다.

    빛 입자가 주름으로 몰리는 나노주름의 발광 특성이 오히려 주름이 없는 상태보다 우수하다는 사실을 실험적으로 입증한 것이라고 연구팀은 설명했다.'
 

UNIST 박경덕 교수 연구팀
[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]