금오공대 신소재공학부, 재료 분야 국제 학술지에 논문 게재

김선우 금오공대 신소재공학부 석사과정과 최선연 학부생(4학년), 김현호 교수.(왼쪽부터)/사진제공=금오공대

금오공과대학교는 최근 신소재공학부 저차원 나노소재 및 반도체소자 연구실(Low-Dimensional Materials & Semiconducting Devices Lab.) 소속 김선우 석사과정과 최선연 학부생(4학년)의 논문이 재료 분야 국제 학술지에 게재됐다고 21일 밝혔다.

공동 제1저자인 김씨와 최씨는 Janus(야누스) 구조의 전이금속 칼코겐화합물(TMDC)인 Janus MoSSe에 대해 연구했다.

TMDC는 이차원 소재인 전이금속 원소 하나를 기준으로 위아래에 칼코겐족 원소가 위치, 대칭적인 X-M-X 구조를 형성한다. Janus TMDC의 경우 서로 다른 칼코겐족 원소 두 개가 비대칭적인 X-M-Y 구조로 위치한다.

Janus MoSSe는 이런 구조적 특성을 바탕으로 기존 TMDC 물질의 장점 외에도 압전 효과와 우수한 촉매성을 보인다. 하지만 이와 동시에 쌍극자 모멘트의 존재로 극성 용매에 의한 박리와 수분 흡착에는 취약하다는 한계 또한 갖는다.

금오공대 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 Janus MoSSe 상·하단에 절연 재료(h-BN)를 사용했다. 반 데르 발스 이종 구조를 기반으로 하는 전계 효과 트랜지스터를 제작해 향상된 전자 이동도와 안정성을 확보했다.

두 학생은 "Janus MoSSe가 가진 독특한 특성을 이해하고 문제를 해결하면서 많은 것을 배울 수 있었다"며 "앞으로도 반도체소자 분야 연구에 매진해 사회에 도움이 되는 연구자가 되고 싶다"고 소감을 전했다.

학생들을 지도한 김현호 신소재공학부 교수는 "Janus TMDC 소재는 이론적으로는 다양한 가능성을 갖고 있지만 이에 대한 실험적인 구현은 아직 초기 단계에 불과하다"며 "제자들이 Janus TMDC 소재에 대해 더 깊이 이해하고 활용할 수 있도록 함께 연구 활동을 이어가겠다"고 말했다.

한편 이번 연구는 교육부의 '4단계 BK21사업'과 과학기술정보통신부의 '우수신진연구', 미래기술연구실의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 '야누스 전이금속 칼코게나이드 물질기반 소자의 성능 향상을 위한 용매에 의한 박리와 높은 물 흡착의 이해'(Understanding Solvent-Induced Delamination and Intense Water Adsorption in Janus Transition Metal Dichalcogenides for Enhanced Device Performance)라는 제목으로 SCI급 국제 학술지 'Advanced Functional Materials'(IF=19.924)에 게재됐다.

권태혁 기자 taehkd@mt.co.kr