| 정광용 교수, ‘Nature Communications’ 논문 게재 | |||||
| 작성자 | 물리학과 | ||||
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| 조회수 | 164 | 등록일 | 2025.01.24 | ||
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원자층 반도체의 엑시톤(exciton) 수송 기술 개발
자연과학대학 물리학과 정광용 교수가 서울대, 캘리포니아대 어바인(University of California, Irvine)과 공동 연구를 통해 실온에서 원자층 반도체의 엑시톤(exciton)을 효과적으로 수송할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이번 연구 성과는 물리학 응용 분야 국제 저명 학술지 ‘Nature Communications’(IF: 14.7, JCR 상위 5.97%)에 1월 2일 출판됐으며, 정광용 교수가 공동 1저자로 참여했다. 엑시톤은 전자와 정공이 전기적으로 결합된 입자로, 원자층 반도체와 같은 초박막 소재에서 뛰어난 광전 특성을 보여 차세대 광전자 소자 연구의 핵심 요소로 주목받고 있다. 하지만 기존의 전기적 게이팅(electrical gating)이나 나노 스케일 변형(nanoscale straining)을 통한 엑시톤 수송 방식은 실온에서의 효율성이 제한적이다. 이에 공동 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 텅스텐 디셀레나이드(WSe₂) 단일층에서 변형 구배를 이용해 실온에서도 엑시톤을 마이크로미터 단위로 수송하는 데 성공했다. 연구팀은 주름 구조(wrinkle architecture)를 설계해 국소적 변형(2.4%)과 이에 따른 에너지 구배(49?meV/μm)를 원자층 반도체에 도입했다. 연구팀은 이를 통해 고에너지 엑시톤이 변형 구배를 따라 이동하며, 저에너지 엑시톤이 2.5 μm 떨어진 지점에서 방출되는 현상을 관측했다. 특히 방출된 엑시톤의 상대 발광 강도는 최초 여기된 엑시톤 대비 약 45%에 달해 변형 기반 엑시톤 조작의 높은 효율성을 입증했다. 정광용 교수는 “이번 연구는 원자층 반도체에서 변형을 이용한 엑시톤 펀넬링(funneling) 기술을 실온에서 구현한 중요한 성과로써, 향후 이차원 반도체를 기반으로 한 스트레인트로닉스 엑시톤 소자 개발에 새 지평을 열 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구 결과는 2D 소재 기반의 차세대 광전자 소자 개발뿐만 아니라, 실용적인 양자 정보 기술 및 초고속 통신 기술 개발에도 기여할 것으로 보인다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 (우수신진연구 과제, BK21 Four)지원을 받아 수행됐다. □ 논문 제목: Strained two-dimensional tungsten diselenide for mechanically tunable exciton transport |
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충남대학교 자연과학대학 물리학과
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