금속-유기 화학 기상증착 기반 극박막 반도체 직성장에 관한 연구
A Study on Metal-Organic Chemical Vapor Deposition-Based Direct Growth of Ultrathin Semiconductor
- 주제(키워드) TMDC , MOCVD , Monolayer , Crystallinity control , Selective area growth
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이재현
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034533
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
TMDC 소재는 차세대 전자 및 광전자 분야의 기술 발전을 위한 중요한 소재로 기대된다. 그 중 MoS₂는 그 화학적 안정성과 조절 가능한 밴드갭에 의해 각광받는 TMDC 중 하나이다. 본 논문은 MOCVD 를 통한 MoS₂ 합성 제어 메커니즘과 이를 토대로 하는 MOCVD 시스템의 설계, 그리고 설계된 MOCVD 를 통한 TMDC 합성 제어를 시연하였다. 연구결과 품질을 높이고 성장 거동을 제어하기 위한 조건들을 확인하였다. 실험에서는 MoS2 의 합성을 목표로 높은 증기압을 가진 유기 전구체인 (Mo(CO)₆와 (CH₃)₂S 를 기상으로 공급하였다. 성장속도를 제어하기 위한 핵심 변수로서 전구체 및 수소의 공급량과 합성 온도와 압력 등이 작용하는 메커니즘이 체계적으로 조사되었다. 또한 결정크기 제어, 수직 성장 제어, 선택적 성장 제어를 위한 주요 변수로 합성 압력과 표면에너지를 이용하여 MoS2의 형상을 제어하는 방안을 제시하고 합성된 MoS2의 응용을 제시하였다.
more목차
1. 서론 1
2. 이론적 배경 4
2.1 전이 금속 디칼코게나이드 (TMDC) 4
2.2 화학 기상 증착법(CVD) 6
2.4 금속-유기 화학 기상증착법 (MOCVD) 8
2.4.1 MOCVD 의 합성 8
2.4.2 MOCVD 의 설계 15
3. 실험방법 17
3.1 MOCVD 를 이용한 MoS2 합성 17
3.2 CVD 를 이용한 단결정 그래핀 합성 19
3.3 합성된 MoS2 특성 분석 21
3.4 MoS2 FET 소자 제작 및 특성 분석 21
3.5 응용 1: 단층 MoS2 어레이 구조 제작 22
3.6 응용 2: 그래핀/ MoS2 수직 이종 접합 구조 제작 23
3.7 응용 3: 그래핀-MoS2 수평 이종 접합 구조 제작 24
4. 결과 및 고찰 25
4.1 캐리어 가스 유량에 따른 MoS2 성장 거동 확인 25
4.2 수소 공급량에 따른 MoS2 성장 거동 확인 27
4.3 전구체 공급량에 따른 MoS2 성장 거동 확인 29
4.4 압력과 온도에 따른 MoS2 성장 거동 확인 31
4.5 합성 시간에 따른 MoS2 성장 거동 확인 33
4.6 합성된 MoS2 결정성 및 전기적 특성 분석 35
5. 응용 40
5.1 응용 1: 단층 MoS2 포토디텍터 어레이 40
5.2 응용 2: 그래핀/MoS2 수직 이종 접합 구조 42
5.3 응용 3: 그래핀-MoS2 수평 이종 접합 선택적 성장 45
6. 결론 48
참고문헌 49
