구조체 크기와 무관하게 일정 유전상수 유지하는 MoO₃ 나노구조체 성질 입증기존 나노 전자 소자의 크기 의존성 극복하는 돌파구로 기대국제 저명 학술지 'Nano Letters'에 온라인 게재
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- ▲ 김태경 한국외대 교수(왼쪽), 구민지 연구원.ⓒ한국외대
한국외국어대학교는 전자물리학과 김태경 교수 연구팀이 전기 힘 현미경(EFM) 기술을 활용해 MoS₂ 박막을 산화해 생성된 MoO₃ 나노구조체의 국소적 유전상수 값을 이미징화하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.MoO₃는 약 25에 달하는 높은 유전상수를 가지며, 이는 기존의 SiO₂ 소재 대비 6배 이상 높다. MoO₃는 차세대 나노 전자 소자를 위한 유망한 고유전율(high-k) 유전체 소재로 주목받고 있다. 그러나 MoS₂ 박막을 산화시켜 얻은 MoO₃ 나노구조체의 정확한 유전 특성은 그간 충분히 밝혀지지 않았다.연구팀은 산화 주사 탐침 리소그래피(o-SPL) 기법을 통해 MoS₂ 박막을 산화해 MoO₃ 나노구조체 어레이(array)를 제작했다. 이후 전기 힘 현미경과 유한 요소 계산(FEM) 방법을 활용해 MoO₃ 나노구조체가 높은 유전상수를 가지며, 구조체 크기와 관계없이 일정한 값을 유지함을 입증했다.이 결과는 기존 나노 전자 소자에서 흔히 관찰되는 크기 의존성을 극복할 수 있는 중요한 돌파구를 제공한다. 즉 향후 MoO₃ 나노구조체가 고성능 집적 회로 및 나노스케일 절연 소재로 활용될 가능성을 연 것이다. 또한 연구팀은 고해상도 전자현미경(HRTEM)과 에너지 분산 X선 분광법(EDS)을 활용해 MoO₃ 나노구조체가 비정질 상태임을 확인했으며, 이는 기존 비정질 MoO₃에 대한 부족한 이해를 보완하는 중요한 발견으로 평가된다.김 교수는 "MoO₃ 나노구조체는 전자 소자뿐만 아니라 광학 및 센서 응용 분야에서도 높은 활용 가능성을 지닌다"고 전했다. 이어 "이번 연구는 나노스케일 전자 소자에서 고유전율을 갖는 새로운 나노소재의 가능성을 열어줌과 동시에 차세대 소자에서 새로운 개념의 절연체로 활용될 수 있음을 보여주며, 나아가 나노 전자 소자 및 재료 과학 분야에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다"고 했다.이번 연구 성과는 국제 저명 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 지난 13일 온라인 게재됐다.이번 연구는 과학기술정보통신부 기본 연구 사업 지원으로 수행됐다. -
- ▲ 한국외국어대학교 전경. 우측 하단은 박정운 총장.ⓒ한국외대