이황화몰리브덴은 그래핀과 함께 대표적인 박막형 2차원 물질로, 투명성과 유연성이 높아 실리콘을 대체할 차세대 꿈의 신소재로 불린다.
이황화몰리브덴의 합성은 600-1,000℃ 정도의 고온에서 주로 이뤄져 왔는데, 이 방법은 고온조건으로 인해 플라스틱과 같은 유연한 물질을 기판으로 직접 사용할 수 없고 공정이 복잡했다. 성균관대 연구팀에서 개발한 플라즈마 화학기상증착법에 의한 2차원물질 합성법은 이러한 단점을 완전히 보완해 플라스틱이 충분히 견딜 수 있는 150℃ 정도의 저온환경에서 물질을 합성함으로써 플라스틱 기판에 직접 합성할 수 있게 했다. 이 기술을 통해 저비용으로 기존의 성능을 충분히 구현해낼 수 있다.
플렉서블 전자소자/기기나 웨어러블 소자 등 차세대 전자제품에 폭넓게 활용될 수 있어 투명하고 휘어지는 종이형태의 태블릿PC 제조를 훨씬 저렴하고 생산적으로 할 수 있게 하는 핵심 기술이란 평이다.
그뿐만 아니라 기존의 공정과정에서는 유연한 기판을 사용하기 위해서 고온에 견디는 실리콘과 같은 무기물 기판에 먼저 합성한 후 이를 유연기판에 전사하는 방법을 사용했다. 하지만 전사법은 본래의 기판을 없애거나 손상해야 하고, 전사과정에서 얇은 2차원물질이 찢어지거나 결함이 생기는 경우가 다반사여서 좋은 품질의 소자를 만들기가 지극히 어려워 대면적 2차원소재를 전자소재로 사용하는 상업화에 최대의 걸림돌이 되어 왔다.
공동연구팀이 새로 개발한 합성법은 전사공정이 전혀 필요하지 않아 간단한 공정방법과 적은 비용으로 고품질의 소재를 생산할 수 있는 획기적인 기술력을 획득한 것이다.
이번 연구는 글로벌 프론티어 소프트일렉트로닉스연구단, 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업의 지원으로 이루어졌다. 소재분야 최고의 권위지인 ‘어드밴스드 매터리얼즈’ 8월 10일자 온라인판에 게재됐다.
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