2017학년도 조선대학교 학부생 새싹형 연구인재 지원프로그램에 선발되어 연구를 수행하고 있는 물리교육과 이준호(주저자), 손민솔, 정혜빈, 심인집 학생이 명노준 교수의 지도를 받아 작성한 논문 'Gate-Tunable Thermoelectric Effects in Graphene/WS2 Van der Waals Heterostructures‘가 JKPS에 게재되었다.
JKPS volume 73, issue 7로 수록된 이 논문은 10월 4일자 온라인호에 발표되었다.
2005년 맨체스터 대학의 A. Geim과 K. Novoselov가 스카치테이프를 사용하는 획기적인 방법으로 탄소의 2차원 단결정인 그래핀을 발견한 이래로, 2차원 단결정 물질들은 매우 우수한 물리적 성질 때문에 최근 들어 가장 주목받은 신소재 물질이다.
A. Geim과 K. Novoselov가 이 공로를 인정받아 2011년 노벨 물리학상을 수상하는 등 2차원 물질을 활용한 나노소자 연구 및 개발은 21세기 들어 응집물질물리 및 나노기술 학계에서 최고의 화두이다.
현재까지 알려진 물질 중에 전기전도도가 가장 높은 물질로, 꿈의 신소재로 불리우는 그래핀을 2차원 단결정 물질들과 수직으로 쌓아올려 구성하는 Van der Waals Heterostructure를 활용한 터널전계효과트랜지스터(tunnel feield-effect transistor), 광검출기 등에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있었으나 이 구조를 활용한 열전소자 연구는 상대적으로 미진하였다.
명노준 교수가 지도하는 물리교육과 새싹형 연구인재 프로그램 연구진은 온도가 다른 두 장의 그래핀 사이에 수 겹으로 이루어진 2차원 황화텅스텐(WS2)을 끼워 넣음으로써 양단의 그래핀 사이에 열전류가 흐를 수 있음을 이론적으로 밝혀냈다.
또한, 명노준 교수 연구진은 이러한 열전효과가 게이트전압을 인가하여 특정한 전압 근처에서 극적으로 변화하는 원리를 발견하여, 실현 가능한 나노열전소자 설계를 제안하였다.
이준호 학생 외 3명은 Van der Waals Heterostructure의 전자밀도 및 에너지 준위의 게이트 전압 의존성을 설명하는 정전기적 모형의 이론 계산을 효과적으로 수행하는 등 성공적으로 연구를 수행하여, 새싹형 연구인재 프로그램의 성과보고 기준(등재지)을 훨씬 상회하는 성과를 얻었다.
또한, 이준호 학생 외 3명은 오는 10월 24부터 26일까지 창원에서 열리는 ‘2018 한국물리학회 가을 학술논문 발표회’에 참가하여 본 연구성과를 포스터 세션에서 발표할 예정이다.
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