- 코발트 기반 단원자 촉매의 작동원리 규명 및 대량생산 공정 개발 - 연료전지, 수전해, 태양전지, 석유화학 등 다양한 분야 촉매개발에 활용 수소전기자동차는 짧은 충전시간과 긴 주행거리 등의 장점을 바탕으로 내연기관차를 대체하는 친환경 이동수단으로 기대된다. 하지만 연료전지 촉매로 사용되는 백금의 높은 단가는 수소전기자동차의 보급을 제한하는 원인이다. 연구 현장에서는 백금을 대체하기 위해 철, 코발트 등 비귀금속계 촉매를 주목하고 있으나 여전히 낮은 성능과 안정성으로 백금의 대체가 어려운 상황이다. 이러한 가운데 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀이 경희대학교 김진수 교수, 강원대학교 임형규 교수 연구팀과 공동연구를 통해 기존 코발트 나노입자 형태 촉매보다 약 40% 향상된 성능과 안정성을 가진 단원자 코발트 촉매를 제조했다고 밝혔다. 기존 촉매의 경우 전이금속 전구체, 탄소구조체등을 단순 혼합하고 700~1000℃에서 열분해 과정을 통해 만들었다. 이 경우 금속의 뭉침현상, 낮은 비표면적 등으로 활성을 향상하는 데에 한계가 있었다. 이 때문에 학계에서는 단원자 촉매를 주목했으나 기존 보고된 단원자 촉매는 입자 종류에 따라 사용되는 화학물질과 합성법이 달라지기 때문에 소량생산만이 가능했으며 공정보다는 성능향상에 연구가 강조되는 실정이었다. 이를 해결하기 위해 연구진은 공업용 가습기를 이용한 스프레이 열분해법을 도입했다. 스프레이 열분해법은 가습기의 액적(droplet,방울)을 빠르게 열처리하여 액적모양의 입자를 얻는 방법이다. 이 방법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 통해 입자를 만들기 때문에, 물에 잘 녹는 물질을 사용하면 어떠한 금속이라도 입자를 쉽게 제조할 수 있다. 이를 통해 개발한 코발트 탄소 단원자 촉매는 실제 연료전지 구동시 기존대비 40%우수한 연료전지 성능과 함께 안정성 면에서도 탁월한 것을 확인했다. 또한 그동안 코발트 촉매는 연료전지에 부반응을 일으키는 촉매로 보고가 되어 왔는데, 이 방법으로 제조된 촉매는 연료전지에 정반응을 일으키는 촉매임을 계산과학으로 증명했다. KIST 유성종 박사는 “본 연구를 통해 코발트 기반 단원자 촉매를 획기적으로 대량생산할 수 있는 공정이 개발되었고, 면밀한 분석 및 계산과학을 통해 코발트 촉매의 작동원리에 대한 메커니즘을 규명했다. 이번 결과는 향후 코발트계 촉매 연구에 지표가 될 것으로 기대된다.”라며 “향후 연구의 범위를 확장하여 연료전지용 촉매뿐만 아니라 환경촉매, 수전해, 배터리 분야 등 모색할 계획이다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙) 지원으로 KIST 미래원천청정신기술개발 사업과 기후변화대응기술개발사업 및 나노소재기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 에너지·환경 분야 국제학술지 ‘Applied Catalysis B: Environmental’ (IF: 19.503 JCR 분야 상위 0.926%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Design of Co-NC as efficient electrocatalyst: the unique structure and active site for remarkable durability of proton exchange membrane fuel cells - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사후연구원, 장주혁 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원, 경희대학교 김진수 교수, 강원대학교 임형규 교수 그림 설명 [그림 1] (a) 가습기공정을 이용한 단원자촉매 합성과정 단원자 촉매의 (b) SEM 이미지 (c) 코발트 원소 맵핑 이미지 (d) 고해상도 TEM 이미지 [그림 2] (좌) 100시간 평가 후 촉매 성능 감소율과 금속 용해율 (우) 기존 코발트 및 철 계열 촉매 문헌과의 비교

- KIST-11개 투자기관, GRaND-K(창업학교) 투자 협약식 개최 - 5월부터 교육·오디션형 경진대회‘GRaND-K’를 통한 역량 제고 총력 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 서울홍릉강소연구개발특구내 기술 핵심 기관인 KIST, 경희대학교, 고려대학교가 중심이 된 GRaND-K(창업학교)를 지난해에 이어 개최한다고 밝혔다. GRaND-K(창업학교)는 서울홍릉강소연구개발특구의 대표적인 사업으로 기술창업을 희망하는 예비창업자 또는 초기창업자(3년 이내)를 대상으로 공통창업교육을 실시하고 국내 최초의 오디션형 창업경진대회를 개최해 창업팀의 역량을 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다. 지난해 제1회 GRaND-K(창업학교)에서는 133개 창업팀과 11개 투자기관이 참여해 공통창업교육, 4라운드의 경진대회 등의 프로그램을 통해 최종 11개 팀이 입상하였다. 입상팀 전원에게는 협약에 참여한 투자기관이 투자의향서를 전달했으며, 대상팀인 시프트바이오는 전국 단위 강소연구개발특구 경진대회에서도 대상을 수상했다. 올해에도 제2회 GRaND-K (창업학교) 개최를 위하여 KIST와 11개 투자사가 모여 5월 2일(월) 투자협약식을 개최한다. 지난해 이미 협약을 체결한 10개 투자사와 올해 새롭게 참여하는 11개 투자사 등 총 21개 투자사가 참여하게 된다. 참여 투자사들은 경진대회 중 참여팀에게 멘토링과 수상팀 선정 심사에 참여하게 된다. 협약에 참여하는 기관은(이하 기관명 가나다순) 고대기술지주, 교보생명보험, 기술과 가치, 기술보증기금, 대웅제약, 민트벤처파트너스, 블루포인트파트너스, 스케일업파트너스, 액트너랩, 우정바이오, 한국콜마홀딩스 등 11개 투자기관이다. 오디션형 창업경진대회는 예선·본선으로 진행되는 경연식 프로그램으로 실제 투자가 가능한 벤처캐피탈(VC), 엑셀러레이터(AC)가 심사위원으로 참여하여 컨설팅을 수행한다. 마지막 라운드에서 최종 입상하는 창업팀은 멘토로 참여했던 투자기관의 투자로 연계할 예정이며 입상팀에는 서울홍릉강소특구사업단 프로그램을 통해 입주, 지원사업 연계, 마케팅 활동, 연구소기업 설립 등을 지원한다. KIST 윤석진 원장은 “작년 1기 GRaND-K 창업학교에 참여한 투자기관이 11개 입상팀에 모두 투자의향서를 제출할 만큼 본 대회에 거는 기업과 창업자들의 기대가 크다. 올 2기 GRaND-K도 참가자의 우수한 아이디어와 그것을 발굴해내는 투자기관의 혜안을 바탕으로 성공적 대회가 될 것으로 기대한다. ”고 말했다. 서울홍릉강소특구의 기술 핵심 기관인 KIST, 경희대, 고려대는 성공적인 창업학교 운영을 위하여 적극 협조하기로 하였으며 출연(연)과 대학이 협력하여 양질의 일자리를 창출하고 국가의 미래산업을 견인하는 롤모델로서 자리매김하는 것을 목표로 하고 있다.？

세부내용 첨부 참조

- 페르미준위 고정현상 해결하여 2차원 반도체 소자 성능 획기적으로 높여 - 인공지능시스템의 소형화 등 차세대 시스템 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대 영화에서만 주로 볼 수 있었던 인공지능시스템, 자율주행 시스템을 일상생활 속에서 실현하기 위해서는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 프로세서가 더 많은 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 그러나 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화되면서 공정비용과 전력 소모가 증가하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자 및 논리 소자 연구가 진행되고 있다. 그러나 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체 소자보다 도핑을 통한 전기적 특성 제어가 어려우므로 다양한 논리회로를 구현하기가 기술적으로 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 군산대학교 (총장 이장호) 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 새로운 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발함으로써 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 2차원 전극 물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석 (Cl-SnSe2)을 이용하여 반도체 전자소자의 전기적 특성을 선택적으로 제어할 수 있었다. 기존 2차원 반도체 소자는 페르미준위 고정현상으로 인해 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠다. 반면 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화하여 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 즉, N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행하는 것이다. 연구팀은 이렇게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데 성공했다. KIST 황도경 박사는 “기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라며, “개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것”이라 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 나노및소재기술개발사업 및 정보통신방송기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’(IF : 30.849)에 게재되었다. * (논문명) Fermi-Level Pinning-Free WSe2 Transistors via 2D Van der Waals Metal Contacts and Their Circuits - (제 1저자) 한국과학기술연구원 장지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 나현수 박사후연구원 - (교신저자) 군산대학교 이기문 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원？ 그림 설명 [그림 1] 본 연구진이 구현한 이차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과. [그림 2] 본 연구에서 구현된 2차원 반도체 전자 소자의 구조와 전자 현미경 사진. 전극과 반도체 계면에서 결함이 없음을 확인할 수 있음.

- 페르미준위 고정현상 해결하여 2차원 반도체 소자 성능 획기적으로 높여 - 인공지능시스템의 소형화 등 차세대 시스템 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대 영화에서만 주로 볼 수 있었던 인공지능시스템, 자율주행 시스템을 일상생활 속에서 실현하기 위해서는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 프로세서가 더 많은 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 그러나 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화되면서 공정비용과 전력 소모가 증가하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자 및 논리 소자 연구가 진행되고 있다. 그러나 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체 소자보다 도핑을 통한 전기적 특성 제어가 어려우므로 다양한 논리회로를 구현하기가 기술적으로 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 군산대학교 (총장 이장호) 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 새로운 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발함으로써 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 2차원 전극 물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석 (Cl-SnSe2)을 이용하여 반도체 전자소자의 전기적 특성을 선택적으로 제어할 수 있었다. 기존 2차원 반도체 소자는 페르미준위 고정현상으로 인해 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠다. 반면 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화하여 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 즉, N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행하는 것이다. 연구팀은 이렇게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데 성공했다. KIST 황도경 박사는 “기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라며, “개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것”이라 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 나노및소재기술개발사업 및 정보통신방송기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’(IF : 30.849)에 게재되었다. * (논문명) Fermi-Level Pinning-Free WSe2 Transistors via 2D Van der Waals Metal Contacts and Their Circuits - (제 1저자) 한국과학기술연구원 장지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 나현수 박사후연구원 - (교신저자) 군산대학교 이기문 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원？ 그림 설명 [그림 1] 본 연구진이 구현한 이차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과. [그림 2] 본 연구에서 구현된 2차원 반도체 전자 소자의 구조와 전자 현미경 사진. 전극과 반도체 계면에서 결함이 없음을 확인할 수 있음.

- 페르미준위 고정현상 해결하여 2차원 반도체 소자 성능 획기적으로 높여 - 인공지능시스템의 소형화 등 차세대 시스템 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대 영화에서만 주로 볼 수 있었던 인공지능시스템, 자율주행 시스템을 일상생활 속에서 실현하기 위해서는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 프로세서가 더 많은 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 그러나 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화되면서 공정비용과 전력 소모가 증가하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자 및 논리 소자 연구가 진행되고 있다. 그러나 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체 소자보다 도핑을 통한 전기적 특성 제어가 어려우므로 다양한 논리회로를 구현하기가 기술적으로 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 군산대학교 (총장 이장호) 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 새로운 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발함으로써 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 2차원 전극 물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석 (Cl-SnSe2)을 이용하여 반도체 전자소자의 전기적 특성을 선택적으로 제어할 수 있었다. 기존 2차원 반도체 소자는 페르미준위 고정현상으로 인해 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠다. 반면 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화하여 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 즉, N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행하는 것이다. 연구팀은 이렇게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데 성공했다. KIST 황도경 박사는 “기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라며, “개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것”이라 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 나노및소재기술개발사업 및 정보통신방송기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’(IF : 30.849)에 게재되었다. * (논문명) Fermi-Level Pinning-Free WSe2 Transistors via 2D Van der Waals Metal Contacts and Their Circuits - (제 1저자) 한국과학기술연구원 장지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 나현수 박사후연구원 - (교신저자) 군산대학교 이기문 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원？ 그림 설명 [그림 1] 본 연구진이 구현한 이차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과. [그림 2] 본 연구에서 구현된 2차원 반도체 전자 소자의 구조와 전자 현미경 사진. 전극과 반도체 계면에서 결함이 없음을 확인할 수 있음.

- 페르미준위 고정현상 해결하여 2차원 반도체 소자 성능 획기적으로 높여 - 인공지능시스템의 소형화 등 차세대 시스템 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대 영화에서만 주로 볼 수 있었던 인공지능시스템, 자율주행 시스템을 일상생활 속에서 실현하기 위해서는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 프로세서가 더 많은 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 그러나 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화되면서 공정비용과 전력 소모가 증가하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자 및 논리 소자 연구가 진행되고 있다. 그러나 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체 소자보다 도핑을 통한 전기적 특성 제어가 어려우므로 다양한 논리회로를 구현하기가 기술적으로 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 군산대학교 (총장 이장호) 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 새로운 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발함으로써 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 2차원 전극 물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석 (Cl-SnSe2)을 이용하여 반도체 전자소자의 전기적 특성을 선택적으로 제어할 수 있었다. 기존 2차원 반도체 소자는 페르미준위 고정현상으로 인해 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠다. 반면 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화하여 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 즉, N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행하는 것이다. 연구팀은 이렇게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데 성공했다. KIST 황도경 박사는 “기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라며, “개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것”이라 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 나노및소재기술개발사업 및 정보통신방송기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’(IF : 30.849)에 게재되었다. * (논문명) Fermi-Level Pinning-Free WSe2 Transistors via 2D Van der Waals Metal Contacts and Their Circuits - (제 1저자) 한국과학기술연구원 장지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 나현수 박사후연구원 - (교신저자) 군산대학교 이기문 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원？ 그림 설명 [그림 1] 본 연구진이 구현한 이차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과. [그림 2] 본 연구에서 구현된 2차원 반도체 전자 소자의 구조와 전자 현미경 사진. 전극과 반도체 계면에서 결함이 없음을 확인할 수 있음.

- 페르미준위 고정현상 해결하여 2차원 반도체 소자 성능 획기적으로 높여 - 인공지능시스템의 소형화 등 차세대 시스템 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대 영화에서만 주로 볼 수 있었던 인공지능시스템, 자율주행 시스템을 일상생활 속에서 실현하기 위해서는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 프로세서가 더 많은 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 그러나 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화되면서 공정비용과 전력 소모가 증가하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자 및 논리 소자 연구가 진행되고 있다. 그러나 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체 소자보다 도핑을 통한 전기적 특성 제어가 어려우므로 다양한 논리회로를 구현하기가 기술적으로 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 군산대학교 (총장 이장호) 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 새로운 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발함으로써 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 2차원 전극 물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석 (Cl-SnSe2)을 이용하여 반도체 전자소자의 전기적 특성을 선택적으로 제어할 수 있었다. 기존 2차원 반도체 소자는 페르미준위 고정현상으로 인해 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠다. 반면 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화하여 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 즉, N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행하는 것이다. 연구팀은 이렇게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데 성공했다. KIST 황도경 박사는 “기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라며, “개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것”이라 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 나노및소재기술개발사업 및 정보통신방송기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’(IF : 30.849)에 게재되었다. * (논문명) Fermi-Level Pinning-Free WSe2 Transistors via 2D Van der Waals Metal Contacts and Their Circuits - (제 1저자) 한국과학기술연구원 장지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 나현수 박사후연구원 - (교신저자) 군산대학교 이기문 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원？ 그림 설명 [그림 1] 본 연구진이 구현한 이차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과. [그림 2] 본 연구에서 구현된 2차원 반도체 전자 소자의 구조와 전자 현미경 사진. 전극과 반도체 계면에서 결함이 없음을 확인할 수 있음.

- 페르미준위 고정현상 해결하여 2차원 반도체 소자 성능 획기적으로 높여 - 인공지능시스템의 소형화 등 차세대 시스템 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대 영화에서만 주로 볼 수 있었던 인공지능시스템, 자율주행 시스템을 일상생활 속에서 실현하기 위해서는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 프로세서가 더 많은 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 그러나 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화되면서 공정비용과 전력 소모가 증가하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 원자층 수준으로 매우 얇은 2차원 반도체에 기반한 전자소자 및 논리 소자 연구가 진행되고 있다. 그러나 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체 소자보다 도핑을 통한 전기적 특성 제어가 어려우므로 다양한 논리회로를 구현하기가 기술적으로 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 군산대학교 (총장 이장호) 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 새로운 초박막 전극 소재(Cl-SnSe2)를 개발함으로써 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자소자 및 논리소자를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 2차원 전극 물질인 Cl이 도핑된 셀렌늄화주석 (Cl-SnSe2)을 이용하여 반도체 전자소자의 전기적 특성을 선택적으로 제어할 수 있었다. 기존 2차원 반도체 소자는 페르미준위 고정현상으로 인해 N형 또는 P형 소자 중 하나의 특성만 보여 상보성 논리회로 구현이 어려웠다. 반면 연구팀이 개발한 전극 소재를 이용하면 반도체 계면과의 결함을 최소화하여 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 즉, N형, P형 소자를 별도로 제작할 필요 없이 하나의 소자에서 두 가지 기능을 모두 수행하는 것이다. 연구팀은 이렇게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데 성공했다. KIST 황도경 박사는 “기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계로 실용화가 어려웠던 인공지능시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라며, “개발된 2차원 전극 소재는 두께가 매우 얇아 높은 광 투과성과 유연성을 보여 차세대 유연·투명 반도체 소자에도 활용될 수 있을 것”이라 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 나노및소재기술개발사업 및 정보통신방송기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’(IF : 30.849)에 게재되었다. * (논문명) Fermi-Level Pinning-Free WSe2 Transistors via 2D Van der Waals Metal Contacts and Their Circuits - (제 1저자) 한국과학기술연구원 장지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 나현수 박사후연구원 - (교신저자) 군산대학교 이기문 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원？ 그림 설명 [그림 1] 본 연구진이 구현한 이차원 반도체 소자 및 논리 소자의 동작 결과. [그림 2] 본 연구에서 구현된 2차원 반도체 전자 소자의 구조와 전자 현미경 사진. 전극과 반도체 계면에서 결함이 없음을 확인할 수 있음.