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TMD/그래핀 이종접합 기반 PN 포토다이오드·수직 다이오드 소자 연구

TMD/graphene heterostructure based PN photodiodes and vertical diode devices research

연구 내용

Nb 도핑 및 수직·측면 이종접합을 제어하여 접촉 저항과 전하수송을 개선하고, 광게이팅·광검출 성능을 확보하는 연구

전이금속 디칼코겐화물(TMD)과 그래핀 기반 이종접합에서 도핑과 적층 구조를 통해 전하수송·밴드 정렬을 조절하는 연구를 수행합니다. Nb-doped WS2–MoS2 측면 이종접합과 NbSe2/이중층 Nb-doped WSe2 수직 헤테로구조를 합성하여 포토다이오드 동작과 전기적 특성을 평가합니다. 또한 CNT/V-doped WS2–MoS2/CNT 수직 구조에서 정류와 고전도 응답을 구현하고, 쇼트키 배리어 가변 및 광게이팅 효과를 이용한 초고감도 광센서 제작으로 연결합니다.

관련 연구 성과

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연구 흐름

초기에는 TMD 이종접합에서 도핑 조건이 PN 접합 형성과 전하수송에 미치는 영향을 확인하는 데 집중했습니다. 이후 단층 및 이중층의 구조 차이를 고려하여 금속-반도체 수직 적층에서 접촉 저항과 전기적 성능을 함께 개선하는 방향으로 확장했습니다. 최근에는 CNT 기반 수직 다이오드와 정류 특성을 포함해 소자 스케일과 채널 길이 감소에 따른 전기적 동작 범위를 확장했습니다. 병행하여 그래핀-페로브스카이트- TMD 계열 광센서에서 쇼트키 배리어 가변과 광게이팅을 활용한 감도 향상 설계를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • 초고감도 포토다이오드 소자
  • 그래핀-페로브스카이트- TMD 광센서
  • 수직 vdW 다이오드 정류 소자
  • 접촉 저항 저감 이종접합 공정
  • 단층 대비 이중층 전기 특성 제어
  • 밴드 정렬 기반 광검출 회로
  • 미세 채널 전계효과 소자
  • 고응답 패시브 포토디텍터
  • 대면적 2D 소자 제작 조건 도출
  • 영상용 고속 광센서 어레이 설계

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구분

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1,000,000 On/Off Ratio in Sub-1 nm Channel Length Carbon Nanotube/Monolayer MoS<sub>2</sub>/Carbon Nanotube Vertical Transistors

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