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국립 물리 연구소 (NPL, National Physical Laboratory)의 세계 최초 비파괴 품질 관리 방법을 통해 옥스포드 인스트루먼트는 2 차원 소재 MoS2에 대한 웨이퍼 스케일 제조 기술을 상용화 할 수 있었다. 스마트 폰, 웨어러블 용품 및 사물 인터넷과 같은 전자 제품의 소형화에 대한 요구는 계속해서 커지고 있지만, 산업계가 전통적인 실리콘 소재의 스케일링 한계에 도달하고 있다. 2 차원 (2-D) 재료는 원자적으로 얇은 두께와 함께 독특한 전기적 및 기계적 특성으로 인해 최근 몇 년 동안 큰 관심을 끌고 있다. 그래핀은 처음 연구된 2-D 재료였지만, 다양한 특성과 새로운 응용 분야를 가진 다른 2-D 재료에도 연구가 진행되고 있다. 이 중에서도 반도체 2 차원 소재인 단일 층 이황화 몰리브덴 (MoS2)은 차세대 전자 장치 및 광전자 장치를 개발할 수 있는 기술적으로 이용 가능한 전자 및 광학 특성으로 인해 많은 관심을 불러 일으키고 있다. 2-D 재료로 제조된 전자 장치를 상업화하기 위해, 산업계는 재료를 파괴하거나 손상시키지 않으면 서 품질 관리 점검을 수행해야 하는 어려움에 직면해 있다. 2-D 물질의 단일 층은 단지 하나의 원자 또는 분자 두께로 인해 지금까지의 품질 평가는 파괴적인 기술을 사용하였다. 결함은 MoS2 기반 전자 장치의 성능에 결정적으로 영향을 미칠 것으로 예상되므로 손상을 주지 않고 결함수를 조사하고 정량화하는 것은 재료, 장치 제조 및 재료 기능화의 대규모 제조를 가능하게 하는데 중요하다. 산업 및 연구를 위한 첨단 기술 시스템 및 도구를 제공하는 선도 업체인 옥스포드 인스트루먼츠는 MoS2의 상용화를 돕기 위해 산업적으로 확장 가능한 방식으로 MoS2를 생산할 수 있는 새로운 증착 시스템 및 프로세스를 개발하고자 했다. 연구팀은 적절한 품질 관리 접근법을 필요로 했으며 NPL에서 2-D 재료의 특성화 및 첨단 측정 분야의 세계적인 선두 업체인 국립 그래핀 계측 센터 (National Graphene Metrology Center, NGMC)의 연구로 전환했다. 연구팀은 MoS2를 특성화하기 위한 라만 분광기의 사용을 조사하고 있었고 이 흥미 진진한 2-D 물질의 결함을 정량화하기 위해 가능한 높은 처리량과 비파괴 기술임을 발견했다. 이 연구를 위해 연구팀은 그래핀의 이전 연구에서 얻은 기술을 사용하여 알려진 결함을 MoS2에 제어 가능하게 도입할 수 있었다. 화학 기상 증착법을 사용하여 제조된 MoS2의 결함을 계량화하기 위해 라만 분광법을 사용하는 자체 품질 관리 방법을 개발하기 위한 프레임 워크로서 NPL의 산업 중심 연구를 사용할 수 있었다. 이러한 기술이 그래핀에 널리 사용되는 반면, NPL의 연구가 발표되기 전에 비파괴 방식으로 MoS2의 품질을 확인하는 확립된 방법이 없었다. 재료의 품질을 측정할 수 있기 때문에 성장 과정을 최적화할 수 있었다. NPL의 MoS2 연구는 옥스포드 인스트루먼츠가 재료의 구조에 파괴적인 영향을 미치지 않으면서 2-D MoS2 층을 특징 짓는 자체 품질 관리 프로세스를 개발하는데 필요한 방법론을 제공했다. 이를 통해 팀은 산업적으로 확장 가능한 기술을 통해 생산된 MoS2를 효율적으로 특성화할 수 있어 2-D 재료의 상용화를 가속화하고 있다. 연구팀은 이 새로운 소재의 효율적인 생산과 특성화를 원하는 학계 및 산업계 고객을 모두 확보하고 있다. MoS2는 전자 제품에 유망한 재료이며 상당수의 업계가 관심을 가지고 있으며 효율적으로 제조할 수 있다는 것은 상업적으로 실용적이고 매력적으로 만드는데 필수적이며 이 기술은 고객에게 고품질의 경쟁력있는 제품을 제공하는데 도움이 되었다. MoS2는 전자 제품과 광전자 제품 모두에서 유망한 제품이다. 본질적으로 얇은 원자 구조는 기존 전자 장치를 축소하는데 있어 여러 가지 장점을 제공할 뿐만 아니라 센서와 같은 응용 프로그램을 위해 칩에 추가 기능 요소를 추가할 수 있는 가능성을 열어준다. 또한, 반도체 전자 구조는 광전지 및 광 방출과 같은 광학 응용 분야에서 매우 흥미롭다. 이와 같이 MoS2의 생산을 확대하고 비파괴적인 접근 방식을 사용하여 품질을 평가하면 제조업체뿐 만 아니라 업계 전반에 막대한 이점을 제공한다. |
