최웅 신소재공학부 교수와 경희대학교, 그리고 캐나다 워털루대학교의 공동연구진이 차세대 그래핀으로 불리는 이황화몰리브덴을 이용하여 고감도 광트랜지스터를 개발한 내용으로, 독일에서 발행하는 신소재 분야의 권위있는 학술지인 Advanced Materials (어드밴스트 머티리얼즈)의 최신호(2015년 4월 1일) 표지로 선정되었다. Giant Photoamplification in Indirect-Bandgap Multilayer MoS2 Phototransistors with Local Bottom-Gate Structures (국소 하단게이트 구조를 갖는 다층 이황화몰리브덴 광트랜지스터의 거대 광증폭) 제목의 논문은 국소 하단게이트 구조를 갖는 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터의 거대 광증폭 효과를 증명함으로써, 이황화몰리브덴이 향후 투명하고 휘어짐이 가능한 터치 스크린 패널, 태양전지, 디지털 카메라용 이미지 센서 등 다양한 분야로 응용될 수 있는 가능성을 높였다.

이황화몰리브덴은 그래핀과 유사한 2차원 결정구조를 갖는 반도체 물질로, 트랜지스터 특성이 우수하여, 최근 차세대 그래핀으로 각광받고 있으나, 현재 주로 연구되는 단일층 이황화몰리브덴을 이용한 트랜지스터는 특성이 우수하나 제작 공정이 복잡하여 제품화하기 어려운 담점이 있다.

공동연구진은 이러한 단점을 극복하기 위하여 공정이 단순한 다층 이황화몰리브덴을 이용한 트랜지스터를 제작하고 그 특성을 연구해왔으며, 그 연구결과를 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications), 어드밴스트 머티리얼즈, 나노 리서치(Nano Research) 등의 권위 있는 학술지를 통해 지속적으로 발표해왔다.

최웅 교수는 이번 논문을 통해 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터가 제품화에 더 다가갈 수 있도록 거대 광증폭 효과를 최초로 보고하고 있으며,국부 하단게이트 구조를 갖는 다층 이황화몰리브덴 광트랜지스터에서 기존 단일층 이황화몰리브덴과 유사한 거대 광증폭 특성이 가능함을 실험과 계산을 통해 증명한 것이다.

이러한 결과는 광전 특성이 저하되는 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터의 단점을 트랜지스터 구조 변경을 통해 극복할 수 있으며, 향후 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터가 실리콘 광전소자 대체를 포함한 광범위한 응용 가능성을 한 단계 높일 수 있음을 시사하고 있다.

본 논문의 공동 교신저자는 국민대학교 신소재공학부 최웅 교수, 경희대학교 전자전파공학과 김선국 교수, 워털루대학교 전기컴퓨터공학과 윤영기 교수이며, 본 연구는 한국연구재단, 한국산업기술평가관리원, 그리고 캐나다 자연과학 및 공학 연구재단의 지원으로 수행되었다.

어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)는 독일의 Wiley-VCH사에서 매주 발행하는 학술지로 신소재 분야의 최고 권위지중 하나임 (인용지수 15.409). 엄격한 심사를 거쳐 매우 중요한 과학적 성과를 지닌 논문만을 선별하여 게재하며, 그동안 게재된 다수의 연구 결과가 언론기관을 통해 보도한다.