최웅 신소재공학부 교수와 경희대 김선국 교수 공동연구팀이 차세대 그래핀으로 불리는 이황화몰리브덴을 이용하여 고감도 광트랜지스터를 개발한 내용으로, 독일에서 발행하는 신소재 분야의 권위있는 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈의 최신호(2012년 11월 14일) 표지로 선정되었다.

High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared (자외선-적외선 광범위 영역의 고감도 다층 이황화몰리브덴 광트랜지스터) 제목의 논문은 층 이황화몰리브덴 트랜지스터의 광전소자 특성을 규명함으로써 향후 투명하고 휘어짐이 가능한 터치 스크린 패널, 태양전지, 디지털 카메라용 이미지 센서 등 다양한 분야로의 응용 가능성을 제시하였다.

이황화몰리브덴은 그래핀과 유사한 2차원 결정구조를 갖는 반도체 물질로, 트랜지스터 특성이 우수하여, 최근 차세대 그래핀으로 각광받고 있지만 제작 공정이 복잡하여 제품화가 어려운 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 공정이 단순한 다층 이황화몰리브덴을 이용한 고속 저소비전력 트랜지스터를 제작하고 그 전기적 특성을 지난 8월 세계적 과학학술지인 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’을 통해 발표한 바 있다.

이번 논문에는 8월 발표한 논문에서 더 나아가 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터의 응용 범위를 넓히는데 중요한 광전 특성을 규명했다. 기존 단일층 이황화몰리브덴이 녹색 빛에만 반응하는 데 반해, 다층 이황화몰리브덴은 좁은 에너지띠 간격으로 인해 가시광선을 포함한 적외선부터 자외선에 이르는 넓은 빛의 영역에서 고감도로 반응함을 증명한 것이다.

이러한 결과는 다층 이황화몰리브덴이 그래핀이나 단일층 이황화몰리브덴에 비해 감도 및 반응영역에서 우수함을 나타내며, 향후 다층 이황화몰리브덴 트랜지스터가 실리콘 광전소자 대체를 포함한 광범위한 응용 가능성을 가지고 있음을 시사하는 것이다.
 
본 논문에는 국민대-경희대 공동연구팀 이외에도 고려대학교, 미국 Notre Dame 대학교의 연구자들이 참여하였으며, 제1저자는 국민대학교 신소재공학부 최웅 교수이며, 교신저자는 경희대학교 전자전파공학과 김선국 교수다.

어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)는 독일의 Wiley-VCH사에서 매주 발행하는 학술지로 신소재 분야의 최고 권위지 중 하나로 (인용지수 13.877) 엄격한 심사를 거쳐 매우 중요한 과학적 성과를 지닌 논문만을 선별하여 게재한다.