차세대 디스플레이와 웨어러블 기기의 핵심물질 개발 성공

국내 연구진이 차세대 초고이동도 박막물질로 각광을 받고 있는 2차원 나노판상 MoSe2¹⁾ 물질의 단결정 대면적 성장 기술을 확보했다. 한국연구재단(이사장 정민근)은 미래부 미래유망융합기술파이오니어 사업 등에 지원을 받은 김선국 교수팀(경희대학교)²⁾이 차세대 디스플레이 및 웨어러블 소자로 활용 가능한 초고이동도 2차원 나노판상 신성장법 개발했다고 밝혔다.

1) MoSe2(이셀레늄화 몰리브덴) : 2차원 나노판상 구조를 갖는 반도체 물질
2) 미국 퍼듀대 Alam 교수와의 공동연구 수행

이번 연구결과는 재료·물리 분야의 세계적인 권위지인 어드밴스 머티리얼즈(Advanced Materials)지 3월호 표지 논문으로 선정이 됐다. 

최근에 연구 추세로는 사람과 전자기기간의 상호작용을 돕는 오감(시각, 촉각, 청각, 후각, 미각) 증강 전자소자³⁾ 시스템 개발이 대두되고 있다. 이를 위해 전이금속 칼코겐 화합물⁴⁾이 제안되고 있으나 이 물질은 낮은 이동도와 대면적 성장에 한계를 갖고 있어서 이를 극복하기 위한 연구가 필요한 실정이었다.

3) IT-BT 융합연구로서 웨어러블 기기, 상호작용 디스플레이, 로봇 산업, 의학 등 차세대 반도체 기술
4) 칼코겐 화합물 : MoS2, MoSe2, WS2, WSe2

김선국 교수팀은 이를 극복하고자 높은 압력에서 MoSe2 분말을 실리콘 웨이퍼에서 직성장하는 단결정 성장법을 통하여 차세대 초고이동도 박막물질인 전이금속 칼코겐 화합물 중 MoSe2의 단결정 대면적 성장을 세계 최초로 성공했다.

성장된 박막물질 MoSe2⁵⁾는 높은 이동도와 변형이 자유로우며 전기적·기계적 안정을 갖는 특성으로 웨어러블 기기에 적합하여 오감증강 전자회로⁶⁾ 구동소자의 핵심소재로 각광을 받고 있다.

5) 박막물질 MoSe2: 차세대 디스플레이(유연 디스플레이, 고해상도 디스플레이)의 구동소자의 핵심 물질이며, 웨어러블 기기(모바일 헬스 진단기 등)의 핵심 전자소자로 활용가능
6) 오감증강 전자회로: 인간의 장기가 잘 작동을 하지 않을 때, 다기능 전자기기의 도움으로 장기의 기능을 복원 및 증강시키는 전자 시스템

김선국 교수는 “오감증강 전자소자 구현을 위한 이번 연구를 통하여 전이금속 칼코겐 화합물 MoSe2 개발에 성공함으로써 웨어러블 기기의 핵심소재의 원천기술을 확보했다”라고 연구의 의의를 밝혔다.