왕건욱-이철호 교수팀,
유기 단 분자-이차원 물질 기반 포토다이오드 개발
-Small Methods학술지 Back cover 선정-
▲왼쪽부터 왕건욱 교수 이철호 교수 신재호 연구교수 양승훈 연구교수
고려대학교 (총장 정진택) 왕건욱 교수팀 (KU-KIST 융합대학원/공과대학 융합에너지공학과)과 이철호 교수팀 (KU-KIST 융합대학원/공과대학 융합에너지공학과)이 공동으로 연구하여 유기 단 분자와 이차원 반도체 물질의 접합 특성을 이용해서 분자 수준 (< 5 nm) 의 포토다이오드를 연구 개발 하였다.
기존의 분자 포토다이오드를 구현하는 방법은 특수한 분자를 합성하여 분자 내에서 빛에 의한 광전류를 발생시키는 방법으로 구현하여 왔다. 하지만, 낮은 빛반응 특성이 가장 큰 단점으로 대두되었고, 이를 보완하기 위한 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 본 연구에서는 유기 단 분자와 이차원 반도체 물질의 이종 접합을 이용하여 높은 광전류, 개방전압, 광반응 속도를 가지는 분자 수준 (sub-5 nm) 의 포토다이오드를 구현하였다.
본 연구팀은 유기 단 분자의 영구적 쌍극자 모멘트 방향을 조절함으로써, 이차원 반도체 물질의 개면의 벤드 엔지니어링을 통해 광전류의 방향과 개방전압의 방향을 성공적으로 조절하였으며, 반복적인 전기적 자극이나 빛자극에도 안정적으로 구동함을 성공적으로 규명하였다.
본 연구는 연구의 우수성을 인정받아 세계적 학술지Small Methods(IF = 15.367) 에 back cover 로 선정되었으며, 10월에 등재되었다.
논문명: Molecular van der Waals Heterojunction photodiodes enabling dipole-induced polarity switching
저자정보: 신재호 연구교수 (제1저자, 고려대학교), 양승훈 연구교수 (제 1저자, 고려대학교), 어정선 석박통합과정 (공저자, 고려대학교), 전탁경 석사 (공저자, 고려대학교), 이재호 석박통합과정 (공저자, 고려대학교), 이철호 교수 (교신저자, 고려대학교), 왕건욱 교수 (교신저자, 고려대학교)
논문게재지: Small Methods (IF = 15.367)
(2022년 10월 26일 published in issue, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.202200646)
그림 1. 유기 단 분자와 이차원 반도체 물질의 이종 접합 구조 소자의 투과 전자 현미경 (TEM) 이미지와 모식도.
분자의 쌍극자 모멘트 방향에 대한 모식도. 유기 단 분자의 쌍극자 모멘트 방향에 따라 광전류의 방향이 성공적으로 스위칭 되었으며, 지속적인 빛자극과 다양한 빛의 세기에도 안정적으로 구동함을 규명함.
그림 2. 선정된 back cover image.