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동향 기본정보
엑시톤을 이용한 트랜지스터 개발
동향 개요
| 기관명 | NDSL |
|---|---|
| 작성자 | KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
| 작성일자 | 2018-07-26 00:00:00.000 |
| 내용 | 엑시톤은 공학자가 전자 장치에 접근하는 방식에 혁명을 일으킬 수 있다. EPFL 연구팀은 전자 대신에 입자를 사용하여 회로의 구성 요소 중 하나인 새로운 유형의 트랜지스터를 개발했다. 특이한 점은 엑시톤 기반의 트랜지스터가 지금까지 극복할 수 없는 장애물이었던 상온에서 효과적으로 기능한다는 것이다. 그들은 반도체로서 2 개의 2D 재료를 사용하여 이를 달성했다. 네이처 (Nature, 'Room-temperature electrical control of exciton flux in a van der Waals heterostructure') 지에 발표된 그들의 연구는 포토닉스 (photonics)와 스핀트로닉스 (spintronics)와 함께 가장 유망한 새로운 연구 분야 중 하나인 엑시토닉스 (excitonics) 분야에 많은 영향을 미쳤다. 연구팀에 따르면 엑시톤을 조작함으로써 전자 공학에 대한 새로운 접근법이 생겼으며 아직 완전히 알지 못하는 모든 분야의 새로운 분야의 연구가 출현하는 것을 목격하고 있다고 밝혔다. 이 획기적인 기술은 에너지 소비가 적고 현재의 장치보다 작고 빠르며 광전자 장치의 개발에 영향을 끼칠 것이다. 또한, 광 전송 및 전자 데이터 처리 시스템을 동일한 장치에 통합하여 필요한 작업 횟수를 줄이고 시스템을 보다 효율적으로 만들 수 있다. 엑시톤은 실제로 준 입자 (quasiparticles)로, 물질 자체보다는 주어진 물질을 구성하는 입자 사이의 상호 작용을 기술하는데 사용되는 용어이다. 엑시톤은 전자와 전자 홀로 구성된다. 전자가 광자를 흡수하고 더 높은 수준의 에너지를 얻을 때 두 개가 함께 결합된다. '흥분한' 전자는 밴드 이론에서 원자가 밸런스 밴드 (valence band)라고 불리는 이전 수준의 에너지의 홀을 뒤에 남기고 떠난다. 이 홀, 또한 준 입자 (quasiparticle)는 이 밴드에서 전자가 빠져 있음을 나타낸다. 전자가 음으로 대전되고 홀이 양으로 대전되기 때문에, 두 입자는 정전기력에 의해 결합된 채로 있다. 전자와 홀 사이의 결합은 쿨롱 인력이라고 불린다. 그리고 이 전자와 홀은 긴장과 균형의 상태에 있어 엑시톤을 형성한다. 전자가 마침내 홀로 다시 떨어지면서 광자를 방출한다. 그리고 그것으로 엑시톤은 사라진다. 더 간단하게 말하면, 광자는 회로의 한쪽 끝으로 들어가 다른 쪽 끝으로 나온다. 내부에서는 입자처럼 작용하는 엑시톤이 발생한다. 연구자들이 전자 회로의 맥락에서 엑시톤의 특성을 연구하기 시작한 것은 최근의 일이다. 엑시톤의 에너지는 항상 너무 약하고 수명이 너무 짧아서 이 영역에서 어떤 실제 관심사도 될 수 없다고 여겨졌다. 또한 엑시톤은 매우 낮은 온도 (약 -173 ° C)의 회로에서만 생산되고 제어될 수 있다. 돌파구는 EPFL 연구팀이 엑시톤의 수명을 제어하는 방법과 이를 이동하는 방법을 발견했을 때 나타났다. 그들은 이차원 물질인 텅스텐 디셀레나이드 (WSe2)와 이황화 몰리브덴 (MoS2)을 사용하여 이 연구를 수행했다. 이 물질의 엑시톤은 특히 강한 정전기 결합을 나타내며, 더 중요한 것은 실온에서 빨리 파괴되지 않는다는 것이다. 연구팀은 전자가 항상 MoS2로 가는 길을 찾았고 홀은 항상 WSe2에서 끝났지만 실제로 엑시톤의 수명을 길게 만들 수 있었다. 반도체 층을 질화 붕소 (BN)로 보호함으로써 엑시톤을 더욱 길게 유지했다. 연구팀은 기존의 입자보다 두 면이 더 멀리 떨어져 있는 특수한 형태의 엑시톤을 만들었다. 이것은 전자가 홀로 반사되어 빛이 생성되는 과정을 지연시킨다. 이 시점에서 엑시톤이 쌍극자 형태로 약간 길게 남아있을 때, 전기장을 사용하여 제어되고 움직일 수 있다. |
| 출처 | |
| 원문URL | http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=TREND&cn=GTB2018004303 |
| 첨부파일 |
추가정보
| 과학기술표준분류 | |
|---|---|
| ICT 기술분류 | |
| 주제어 (키워드) | 1. 엑시톤,트랜지스터,2차원 물질,텅스텐 디셀레나이드,이황화 몰리브덴,질화 붕소,쌍극자 2. exciton,transistor,2D material,WSe2,MoS2,BN,dipole |