이중 게이트 구조를 이용한 MoS2 의 광학 특성 조절 연구
Electrostatic Control of Optical Properties in Dual-Gated MoS2
- 주제(키워드) MoS2
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이재웅
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036668
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
비 파괴 광학 기술, 특히 라만 산란과 광 발광 분광법은 2차원 반도체의 고유 특성을 평가하는 데 있어서 필수적인 도구입니다. 본 연구에서는 다양한 전계 효과 소자 구조에 따른 MoS2의 광학적 반응에 대한 비교 연구를 제시합니다. 국부적 환경과 게이팅 기하 구조가 물질의 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 네 가지의 서로 다른 소자 구성을 제작하였습니다. 이러한 소자 구조는 SiO2 위에 직접 전사된 MoS2 로부터 hBN 유전체와 그래핀 전극을 포함하는 이중 게이트（double gated） 소자에 이르기까지 다양합니다. 우리는 이러한 다양한 구조에서의 단층 MoS2를 대상으로 외부 게이트 전압의 구조에 따른 상세한 분광학적 연구를 수행하였습니다. 그 결과, 게이트 전압이 중성 엑시톤과 트라이온의 PL 피크를 유의미하게 변화시키는 것을 관찰하였습니다. 이와 동시에, 전하 주입에 의해 유도된 전자-포논 결합을 조사하기 위하여 라만 활성 모드를 분석하였습니다. 이러한 비교 분석을 통해 기판 계면, 유전체 캡슐화, 그리고 정전기적 도핑에 의해 발생하는 효과들을 서로 구분하여 파악할 수 있었습니다.
more초록/요약
Non-destructive optical techniques, particularly Raman scattering and photoluminescence （PL） spectroscopy, serve as essential tools for evaluating the intrinsic properties of two-dimensional （2D） semiconductors.We present a comparative study of the optical responses of molybdenum disulfide （MoS2） with various field-effect devices architectures. We fabricated four distinct device configurations to evaluate the influence of the local environment and gating geometry on the material's properties. These device structures range from MoS2 directly on SiO2 to double gated devices incorporating hBN dielectrics and graphene electrodes. We carry out a detailed spectroscopic investigation of monolayer MoS2 across these diverse platforms as a function of external gate voltages. We observed that the gate voltage significantly modifies the PL peaks of both neutral exciton and trion. Concurrently, Raman active modes are investigated to probe electron- phonon coupling induced by charge injection. This comparative analysis allows us to distinguish between effects arising from the substrate interface, dielectric encapsulation, and electrostatic doping.
more목차
제 1장 서론 1
제 1절 연구 배경 1
제 2절 이차원 물질 3
제 3절 광발광(Photoluminescence) 6
제 4절 라만 분광법(Raman Spectroscopy) 9
제 5절 유기금속 화학 기상 증착법(MOCVD) 15
제 2장 실험 방법 17
제 1절 시편 제작 17
1.1 전극 준비 17
1.2 Electrode 21
1.3 시료 준비(단일 층 MoS2 합성) 23
1.4 시료 준비(기계적 박리법) 25
제 2절 소자 제작 방법 28
2.1 PDMS transfer 28
2.2 PC film transfer 30
제 3절 소자 구조 34
제 4절 소자 측정 39
제 3장 실험 결과 41
제 1절 도핑에 의한 층간 상호작용 41
제 2절 Charge screening에 의한 PL 변화 45
제 3절 PL Peak shift와 Peak broadening 48
제 4절 Raman peak position 변화 50
제 5절 Double gate 소자의 도핑과 E-field 에 따른 광학적 특징 관찰 52
제 4장 결론 55
참고문헌 56
영문요약 61
